image: Structure of New 2.5D MOFs: Cu3(TripH2)2 and Cu3(TripMe2)2, the physical properties were observed also on the third dimension.
Credit: Zhongyue Zhang, Kumamoto University
熊本大学大学院先端科学研究部の張中岳（Zhongyue Zhang）准教授と、名古屋大学の阿波賀邦夫教授（現豊田工業高等専門学校校長）の共同研究グループは、2次元導電性MOFの研究において、長年の課題であった「高品質単結晶の合成」と「構造と物性の因果関係の解明」に世界で初めて成功しました。本研究では、三次元構造を持つトリプチセン誘導体を用いて層間のπ–π相互作用を抑制し、ガラス管内での緩やかな拡散法により、0.3mm超の高品質単結晶の育成を実現しました。また、詳細な構造解析の結果、プロトン化されたカテコール部位が水素結合ネットワークを形成し、それが電子・陽子の異方的な同時伝導や、層間方向に生じる1次元反強磁性といった特異な物理特性を生み出していることを明らかにしました。
以上より、構造は2次元でありながら、電荷・スピンの相関が3次元的に広がる新しい「2.5次元MOF」という概念を新たに打ち出しました。本成果は、構造–物性相関の理解を大きく前進させるものであり、将来的には量子情報デバイスや化学センサー、次世代電池材料などへの応用が期待されます。
Journal
Journal of the American Chemical Society
Method of Research
Experimental study
Subject of Research
Not applicable
Article Title
Triptycene-Based 2.5-Dimensional Metal−Organic Frameworks: Atomically Accurate Structures and Anisotropic Physical Properties from Hydrogen-Bonding Bridged Protonated Building Units
Article Publication Date
23-Jul-2025
COI Statement
The authors declare no conflicts of interest