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。

经过长期的进化，生物已经获得了“适应”各种环境变化的能力。如果我们从化学的角度来看待这种自发的适应功能，我们可以建立一种通过多种纳米级功能的协同作用来做出反应的“流”，例如发送和接收分子信号以及在细胞膜内外运输物质。在动态“纳米空间”在实现这一功能中发挥着重要作用。如果我们能够创造出表现出主动适应性并具有传感、信号传播和响应等高阶功能的材料，毫无疑问这将为未来功能材料的发展带来重大范式转变。该项目旨在通过将生物接受、检测、传输和转换等基本操作设计为物质化学空间元素，并将其编码在连接它们的空间中，创造出应对各种环境变化的孔隙度新概念。来创造物质。在这个项目中，首席研究员将深化迄今为止引领世界的配位空间化学，开发具有未开发的高阶函数的材料，并将其定义为“适应性空间化学”，创建一个新领域。 “在强调我们面临的困难问题的同时，我们也接受了解决这些问题的挑战。今年，围绕上述目标的努力，取得了一些显著成果。特别是，通过空间元素的固溶化来灵活控制结构灵活性，我们将开发一种可以在低压下储存大量爆炸性乙炔的填充材料（Nature Chemistry 2022），并在无机半导体上开发PCP薄膜我们通过生长成功开发了化学电阻传感器材料（Dalton Tras. 2021，国家科学评论 2022）。

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）