有機分子で構成する多孔質材料は、多様な分子の選択によってその構造と機能を自在にデザインでき得るため、ガス分離材、化学センサー、あるいは電極修飾材料など、幅広い用途への応用を視野に入れて盛んに研究されています。特に有機配位子と金属カチオンとの配位結合で構築された多孔性配位高分子や有機分子を共有結合で連結した多次元ポリマーなどが、新しい機能材料の中核を担っています。 

一方、水素結合などの可逆的で指向性を示す分子間相互作用を用いて有機分子を自己集積させた多孔質分子結晶は、軽量かつ高い結晶性の材料を簡便な工程で作成・再生できるため、機能材料の候補として再び注目されています。これまで、その脆弱な構造の安定化や普遍的な設計指針の確立が課題となっていましたが、高指向性の水素結合基をπ/π相互作用と併用することによってその課題が解決されつつあります。

本研究では、熱的・化学的に安定な多彩な構造をもつ多孔質分子結晶を構築し、光機能性や電気的機能性を併せもつ複合機能性の多孔質材料へと展開することを目的に、構造有機化学、結晶工学、光物理科学、有機金属化学などの専門分野の研究者らによる国際共同研究を行います。具体的には、光・電子機能を有する共役パイ電子系骨格に高指向性の水素結合供与基であるカルボキシ基を導入した構成分子を合成し、分子を自己集合させて水素結合性の多孔質結晶を作成します。ついで、その単結晶を用いてピコ秒レーザー顕微分光を行い、多孔質構造体の蛍光発光メカニズムを解明します。さらに多孔質結晶の表面や内部の空孔を利用して量子ドットや生体分子と複合化し、作成した多孔質コンポジット材料の機能を評価します。

参考URL

http://www.chem.es.osaka-u.ac.jp/mac/