Chemistry of Adaptable Space

适应性空间化学

基本信息

批准号：
18H05262
负责人：
北川進
金额：
$ 124.38万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-06-11 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

生物は長い進化の末、様々な環境の変化に対し自らを「適応(adapt)」させる能力を獲得した。この自発的適応機能を化学の視点で捉えれば、例えば分子シグナルの授受や細胞膜内外の物質移動といったナノレベルの多重な機能を協同的に連携作用させて応答を行う「流れ(flow)」の確立にある。その機能実現にはダイナミックな「ナノ空間(nanospace)」が重要な役割をしている。センシングやシグナル伝搬、応答といった高次の機能を持ち能動的適応性を示す材料を生みだすことができれば、今後の機能材料開発に大きなパラダイムシフトをもたらすことは間違いない。本課題は、生物の受容、検出、移送、変換などの基本操作を材料化学的な空間素子として設計し、それらを連携させた空間にエンコードして多様な環境変化に応答する新しい概念の多孔性物質を創出することを目指すものである。本課題では、これまで研究代表者が世界をリードしてきた配位空間の化学を、未踏の高次機能を有する物質開発へと深化させ、「適応性空間の化学」と定義し新しい領域の創成にむけ困難な課題を浮き彫りにしつつ、その解決に向けて挑戦した。本年度は、上記の目標に取り組むことで顕著な成果が複数得られた。特に、空間素子の固溶化による構造柔軟性の自在制御にも取り組むことで、爆発性のアセチレンを低圧力で大量貯蔵可能な充填材料の開発（Nature Chemistry 2022）や、PCP薄膜を無機半導体材料上に成長させることによるケミレジスタセンサ材料の開発（Dalton Tras. 2021, National Science Review 2022）などに成功した。

经过长时间的发展，生物体已经获得了“适应”各种环境变化的能力。如果我们从化学的角度看这种自发的自适应功能，就是建立“流”，其中多个纳米级功能（例如分子信号的交换和细胞膜内外的传质）与响应有关。动态“纳米空间”在实现此功能方面起着重要作用。如果我们可以生产具有具有高级功能（例如传感，信号传播和响应）的材料，那么它将无疑会导致功能材料未来发展的主要范式转移。这个问题旨在设计基本操作，例如将活生物体作为材料化学空间元素的接受，检测，转移和转换，然后将它们编码成链接的空间，以创建一种新的多孔材料概念，以响应各种环境变化。在这个主题中，主要研究者一直在领导世界的协调空间的化学反应，加深了没有探索的高级功能的材料的开发，同时将其定义为“自适应空间的化学反应”，强调了为创造新领域的困难挑战，他试图解决它们。今年，我们通过实现上述目标取得了几个值得注意的结果。特别是，通过通过空间元素的可靠溶液来自由控制结构灵活性，我们成功地开发了一种填充材料，可以在低压下存储爆炸性乙炔（自然化学2022），以及通过在无机半导体材料上生长的PCP薄膜（Dalton Tras Tras（Dalton Tras）。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Open framework materials for energy applications

DOI：
10.1063/5.0007054
发表时间：
2020-04
期刊：
APL Materials
影响因子：
6.1
作者：
Dan Zhao;A. Cheetham;S. Furukawa;S. Kitagawa;Qiang Xu;Wei Zhang;R. Zou
通讯作者：
Dan Zhao;A. Cheetham;S. Furukawa;S. Kitagawa;Qiang Xu;Wei Zhang;R. Zou

Perfluoroalkyl-Functionalized Covalent Organic Frameworks with Superhydrophobicity for Anhydrous Proton Conduction

用于无水质子传导的具有超疏水性的全氟烷基官能化共价有机框架

DOI：
10.1021/jacs.0c06474
发表时间：
2020
期刊：
Journal of the American Chemical Society
影响因子：
15
作者：
Wu Xiaowei;Hong You-lee;Xu Bingqing;Nishiyama Yusuke;Jiang Wei;Zhu Junwu;Zhang Gen;Kitagawa Susumu;Horike Satoshi
通讯作者：
Horike Satoshi

Carbon dioxide capture and efficient fixation in a dynamic porous coordination polymer

DOI：
10.1038/s41467-019-12414-z
发表时间：
2019-09
期刊：
Nature Communications
影响因子：
16.6
作者：
Pengyan Wu;Yang Li;J. Zheng;Nobuhiko Hosono;Ken‐ichi Otake;Jian Wang;Yanhong Liu;Lingling Xia
通讯作者：
Pengyan Wu;Yang Li;J. Zheng;Nobuhiko Hosono;Ken‐ichi Otake;Jian Wang;Yanhong Liu;Lingling Xia

Stockholm University(スウェーデン)

斯德哥尔摩大学（瑞典）