大面積でナノサイズの穴が全て同じ方向を向いた多孔質MOF薄膜の合成に、世界で初めて成功

更新日：2016年12月6日

大阪府立大学大学院工学研究科および21世紀科学研究機構／ナノメゾ材料国際共同研究所の高橋雅英教授、徳留靖明准教授と、大阪大学大学院工学研究科の岡田健司助教（2015年11月まで上記大阪府立大学の研究グループに在籍し、本成果の研究に注力）、オーストラリア（オーストラリア連邦科学産業研究機構、モナッシュ大学、アデレード大学）、オーストリア（グラーツ工科大学）の研究者らから成る国際研究チームは、無機結晶の表面でナノ多孔性の金属有機構造体（Metal organic framework: MOF）（解説1）をエピタキシャル成長（解説2）させる技術を開発し、ナノメートル（10億分の1メートル）サイズの穴がすべて同じ方向を向き、かつ規則正しく並んだMOF多結晶薄膜の合成に成功しました。

研究成果のポイント

大面積でナノサイズの穴が同じ方向を向いた多孔質MOF薄膜の合成に世界で初めて成功
従来法とは一線を画し、ナノサイズの無機結晶が配列した基板を用いることで金属有機構造体（MOF）がエピタキシャル成長する事を発見
大面積で配列したMOFのナノサイズの穴に向きを揃えて蛍光分子を導入することで、異方的な蛍光特性の発現
向きが揃ったナノサイズの穴に機能性分子・高分子、金属ナノ構造体、イオン等を詰め込むことで、新規多孔質薄膜としての利用に期待

ナノサイズの穴を持つナノ多孔性材料は、その穴の中に機能性分子を詰め込むことで、触媒や電子あるいは光機能性材料としての応用が期待されています。機能性の分子は向きを揃えて並べることで、電子的あるいは光学的な機能性が大きく向上することがすでに知られています。長年、穴の配列を制御して機能向上を目指す試みがなされてきましたが、これまでほとんど実現されていませんでした。今回の研究成果により、ｃｍスケール以上の大きな基板の上で規則正しく整列しているナノサイズの穴の中に、一つの穴に一つずつ機能性分子を詰め込むと、向きを揃えて規則的に並べることが可能となり、これまでに無い機能性薄膜が実現します。

なお、本研究成果は2016 年12月5日16時（ロンドン現地時間）に、英国Nature Publishing Group「Nature Materials」のオンライン速報版で公開されました。
論文タイトル：Centimetre-scale micropore alignment in oriented polycrystalline metal?organic framework films via heteroepitaxial growth