2024.02.13
共有結合性有機骨格の構造異性体の発現・制御方法を開発
次世代のナノ多孔材料の新しい構造制御自由度の創出
東京工業大学 科学技術創成研究院 ゼロカーボンエネルギー研究所の村上陽一教授、工学院 機械系のワン・シャウハン大学院生（博士後期課程）、理学院 化学系の河野正規教授、科学技術創成研究院 化学生命科学研究所の福島孝典教授、庄子良晃准教授、理学院 化学系の植草秀裕准教授らの研究チームは、さまざまな応用が提案されているナノ多孔体の共有結合性有機骨格（COF, Covalent Organic Framework）について、世界で初めて3種類の構造異性体（化学組成は同一だが構造が異なるセット）を選択的に発現させることに成功し、COFの構造制御の新たな自由度を創出した。
COFは原料となるブロック分子を共有結合で繰り返し縮合して生成する有機多孔体であり、材料内部に機能とナノ空間を設定できる特長と高い安定性とから多岐にわたる応用が提案されているが、固い共有結合のために構造の多様性の拡大が容易ではないこと、および結晶性の高い材料生成が難しいことが、応用への課題となっていた。また、構造の多様性拡大につながりうる異性体の発現は、COFではほとんど知られていなかった。
同研究チームは、柔軟な部分構造を持つブロック分子を用いる着想から、新規なCOFの創出に取り組んだ結果、生成条件によって3種類の構造異性体を作り分けて生成することに初めて成功した。また、各異性体はいずれも、従来のCOFでは稀な高品質な単結晶として得られた。本成果は、COFの諸特性（密度、孔サイズ、機械特性など）が、構造異性体の発現とその生成制御という新しい自由度を活用して設計可能であることを示したものであり、COFの応用展開を加速させるものである。本成果は1月11日、米国化学会の学術誌「Journal of the American Chemical Society」にオンライン掲載された。
