生体のしくみにヒント 分子を自動で仕分けて並べてつなげる新技術~ナノ空間を利用したマルチタスク型ポリマー合成法を開発~

2025-08-05 東京大学

東京大学の研究グループは、金属有機構造体(MOF)のナノ細孔を利用し、異なるモノマーを自動で選別・整列・単独重合させる「マルチタスク型ポリマー合成法」を開発。混合物からでも単一ポリマーを効率的に合成でき、分子レベルで交互に並んだポリマーアレイの形成にも成功。MOF内の細孔構造が鋳型となり、安定した高機能材料の創出が可能に。電子材料や分子デバイスなどへの応用が期待される。

生体のしくみにヒント 分子を自動で仕分けて並べてつなげる新技術~ナノ空間を利用したマルチタスク型ポリマー合成法を開発~
今回開発されたナノ空間を利用したマルチタスク型ポリマー合成法の概略

<関連情報>

二チャンネル金属有機フレームワークにおけるポリマー化選別 Sorting polymerization in a bichannel metal-organic framework

Keat Beamsley,Nobuhiko Hosono & Takashi Uemura
Nature Communications  Published:05 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-62322-8

Abstract

Accomplishing multiple synthetic tasks in parallel, including substrate capture, separation, and reaction, along with controlled arrangement of product, all in one system has remained a long-standing challenge in synthetic chemistry. Here, we report a sorting polymerization strategy that harnesses the multifunctional nature of a bichannel metal-organic framework (MOF). The MOF, [Cu(5-methylisophthalate)]n, featuring two distinct one-dimensional channels arranged in a single Kagome lattice, allows selective adsorption of monomers to different sites based on their polarity and size. This enables the sorting of different vinyl monomers and their in-situ parallel homo-polymerization within the respective channels. The process produces alternating single-chain arrays of homopolymers in a single step, a configuration unattainable by conventional approaches. Additionally, the introduction of inter-chain cross-linking allows for the isolation of the binary polymer array by removing the MOF template. This work highlights the potential of MOFs as versatile reaction platforms for the synthesis of complex, well-ordered molecular architectures from chaotic mixtures of raw materials.

0504高分子製品
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