京都大學等開發出奈米管狀COF,具有世界最高水準之質子傳導性

 

刊登日期:2025/7/12
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由京都大學、名古屋大學、橫濱大學等組成的研究團隊成功地將由有機分子透過共價鍵結合而成的片狀材料「共價有機框架(COF)」利用卷曲方式製成奈米管,並已確認了此結構體具有全球最高水準的氫離子(質子)傳導性。可望利用作為傳輸電子或質子的材料、薄膜等能源載體。今後研究團隊將進一步釐清此一特殊現象的機制。
 
研究中的COF是由多環芳香烴的「芘(Pyrene; C16H10)」中兩個碳原子被氮原子取代所形成的「二氮芘(Diazapyrene)」為基本單元構成的片狀結構。在液–液界面(即兩種不互溶液體之間形成的界面)中,該片狀COF會自發性地捲曲,最終形成管狀結構。研究團隊發現,這些分子能以規則方式堆疊成片狀,進而重疊成管狀構造。此外,若對這些管狀結構的分散液照射超音波後,則可使其恢復成片狀結構。
 
對於這些獲得的管狀結構體進行阻抗測量後發現,其質子傳導性達到世界最高水準的1.98 S/cm。研究團隊指出,高質子傳導性的關鍵在於形成壁面之COF孔洞的互連結構,以及相較於既有多孔性材料,內部可儲存更多水分子(每個孔約13個分子)的能力。

資料來源: https://www.t.kyoto-u.ac.jp/ja/research/topics/r70417seika_seki
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