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3次元構造体およびその製造方法

国内特許コード P130009290
整理番号 AF11P020
掲載日 2013年5月30日
出願番号 特願2011-549941
登録番号 特許第5531027号
出願日 平成23年1月13日(2011.1.13)
登録日 平成26年4月25日(2014.4.25)
国際出願番号 JP2011000144
国際公開番号 WO2011086931
国際出願日 平成23年1月13日(2011.1.13)
国際公開日 平成23年7月21日(2011.7.21)
優先権データ
  • 特願2010-007801 (2010.1.18) JP
発明者
  • 牧浦 理恵
  • 北川 宏
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 3次元構造体およびその製造方法
発明の概要 本発明の3次元構造体は、基材上に形成された3次元構造体である。この3次元構造体は、ポルフィリン、第1の金属イオン、および特定の有機分子のそれぞれを複数個ずつ含む。当該ポルフィリンは2つ以上の官能基を含む。第1の金属イオンは、異なるポルフィリンの官能基同士を結合させる金属イオンである。上記特定の有機分子は、2次元構造体に含まれる金属イオンに配位結合する有機分子であって、且つ、当該金属イオンに配位する部分を1つのみ含む有機分子である。
従来技術、競合技術の概要



配位高分子や有機金属錯体は、光学的、磁気的、電気化学的に興味深い特性を示すため、従来から研究されている。たとえば、有機金属錯体や配位高分子からなる構造体が提案されている(たとえば特開2005-255651号公報および特開2007-63448号公報)。また、溶液中で3次元構造体を作製する方法が提案されている(Eun-Young Choiら(チェ・ウンヨンら), "Pillared Porphyrin Homologous Series: Intergrowth in Metal-Organic Frameworks", Inorganic Chemistry, Vol. 48, No. 2, Pages 426-428, 2009)。

産業上の利用分野



本発明は、3次元構造体およびその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基材上に形成された3次元構造体であって、
積層された複数の2次元構造体を含み、
前記複数の2次元構造体のそれぞれは、その面内方向が前記基材の表面と平行になるように配置されており、
前記2次元構造体は、ポルフィリン、第1の金属イオン、および特定の有機分子のそれぞれを複数個ずつ含み、
前記ポルフィリンは2つ以上のカルボキシル基を含み、
前記第1の金属イオンは、異なる前記ポルフィリンの前記カルボキシル基同士を結合させる金属イオンであり、
前記特定の有機分子は、前記2次元構造体に含まれる金属イオンに配位結合する有機分子であって、且つ、前記金属イオンに配位する部分を1つのみ含む有機分子であって、且つ、π電子を有する有機分子であって、且つ、含窒素芳香環を含む有機分子であり、
前記複数のポルフィリンは、それぞれが4つのカルボキシル基と2つの前記第1の金属イオンとによって構成された複数の二核パドル・ホイール構造によって架橋されており、
前記複数の二核パドル・ホイール構造のそれぞれの両側には、前記特定の有機分子が1つずつ配位しており、
前記複数の二核パドル・ホイール構造のそれぞれの両側に配位している複数の前記特定の有機分子同士のπ-π相互作用によって、前記複数の2次元構造体同士が結合されている、3次元構造体。

【請求項2】
前記ポルフィリンは、4つのカルボキシル基を含みポルフィン環に配位した中心金属イオンを含まないポルフィリン、または、4つのカルボキシル基とポルフィン環に配位した中心金属イオンとを含むポルフィリン金属錯体である、請求項1に記載の3次元構造体。

【請求項3】
前記第1の金属イオンが2価の銅イオンまたは2価のニッケルイオンである、請求項1または2に記載の3次元構造体。

【請求項4】
前記特定の有機分子がピリジンである、請求項1~3のいずれか1項に記載の3次元構造体。

【請求項5】
前記ポルフィリンは、4つのカルボキシル基とポルフィン環に配位したコバルトイオンとを含むポルフィリン金属錯体である、請求項1に記載の3次元構造体。

【請求項6】
請求項1に記載された3次元構造体の製造方法であって、
(i)2次元構造体を液体の表面に形成する工程と、
(ii)前記2次元構造体を、その面内方向が前記基材の表面と平行になるように基材上に堆積させる工程と、
(iii)前記(i)の工程と前記(ii)の工程とを含むサイクルを1回以上繰り返す工程とを含み、
前記2次元構造体は、ポルフィリン、第1の金属イオン、および特定の有機分子のそれぞれを複数個ずつ含み、
前記ポルフィリンは2つ以上のカルボキシル基を含み、
前記第1の金属イオンは、異なる前記ポルフィリンの前記カルボキシル基同士を結合させる金属イオンであり、
前記特定の有機分子は、前記2次元構造体に含まれる金属イオンに配位結合する有機分子であって、且つ、前記金属イオンに配位する部分を1つのみ含む有機分子であって、且つ、π電子を有する有機分子であって、且つ、含窒素芳香環を含む有機分子であり、
前記(ii)の工程の後に、(x)前記2次元構造体が堆積した前記基材を溶媒中に浸漬する工程を含み、
前記(iii)の工程は、前記(i)の工程と前記(ii)の工程と前記(x)の工程とを含むサイクルを1回以上繰り返す工程である、製造方法。



【請求項7】
前記ポルフィリンは、4つのカルボキシル基を含みポルフィン環に配位した中心金属イオンを含まないポルフィリン、または、4つのカルボキシル基とポルフィン環に配位した中心金属イオンとを含むポルフィリン金属錯体である、請求項6に記載の製造方法。

【請求項8】
前記第1の金属イオンが2価の銅イオンまたは2価のニッケルイオンである、請求項6または7に記載の製造方法。

【請求項9】
前記特定の有機分子がピリジンである、請求項6~8のいずれか1項に記載の製造方法。

【請求項10】
前記ポルフィリンは、4つのカルボキシル基とポルフィン環に配位したコバルトイオンとを含むポルフィリン金属錯体である、請求項6に記載の製造方法。

【請求項11】
前記(i)の工程は、前記第1の金属イオンを含む第1の溶液に、前記ポルフィリンと前記特定の有機分子とを含む第2の溶液を添加することによって、前記液体の表面に前記2次元構造体を形成する工程である、請求項6に記載の製造方法。

【請求項12】
前記(ii)の工程は、前記基材の表面が前記液体の表面に対して平行となっている状態で、前記基材を前記2次元構造体に接近させ、これによって、前記2次元構造体を前記基材上に堆積させる工程である、請求項6に記載の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011549941thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST ナノ界面技術の基盤構築 領域
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