Development of Coordination Nanomaterials Situated in Dimensional Crossover Region

Abstract

多孔性材料は内部に無数の細孔を有し,細孔内に分子 を取り込み吸着する性質を持つことで注目され,これま で基礎研究から応用研究に至る幅広い分野において盛ん に研究が行われてきた。一般に多孔性物質は,内細孔 の大きさに応じて,マクロ孔 (> 50 nm),メソ孔 (2 ~ 50 nm),およびミクロ孔 (< 2 nm)に分類される。これらの 中でミクロ孔は,小分子のサイズに近いことから様々な 分子の吸着・分離材料への応用が期待され,ミクロ孔 を有する活性炭やゼオライトは古くから研究が行われ ている。1990年代の後半から,活性炭やゼオライトに 次ぐ新しい多孔性材料として,多孔性配位高分子 (PCP: Porous Coordination Polymer)もしくは金属-有機構造体 (MOF: Metal–Organic Framework)と呼ばれる多孔性の金 属錯体が注目され,近年非常に大きな研究領域を形成し ている 。金属イオンと有機配位子からボトムアップ 法により生成するこれらの材料は,従来の多孔性材料に 比べて高い空隙率や結晶性を有していることや,設計性 や物質群としての多様性にも優れていることから,細孔 のサイズ,三次元的な形状,性質だけでなく安定性など も,構成要素となる金属イオンや有機分子を組み換える ことによってコントロールすることができるということ が大きな特徴である。 我々はこれまでに「金属錯体の次元性の拡張」の観点 から,一次元混合原子価金属錯体 (MX-chain)を基盤と した梯子 (Ladder)型混合原子価錯体や結晶配向性MOF ナノ薄膜等,一次元 /二次元 /三次元電子系の境界領域 に位置する多彩な配位化合物の開発と物性探索を行って きた。本稿では,金属錯体をパーツとして用いることに よって生成したこれらの配位性ナノ材料について,その 構築や一次元鎖の本数に強く依存した特異な電子状態の 発現,金属基板上におけるMOF薄膜の配向成長,そし て薄膜化によるゲスト分子吸着能の発現等の特徴的な物 性について紹介する。