ナノ細孔を利用し、異種モノマーを自動で仕分けて並べて重合する新技術：研究開発の最前線

東京大学は、金属有機構造体（MOF）のナノ細孔を利用して、異なる種類のモノマーを自動で仕分けて、並べて、単独で重合させる新技術「マルチタスク型ポリマー合成法」を開発した。

[MONOist]

　東京大学は2025年8月5日、金属有機構造体（MOF）のナノ細孔を利用して、異なる種類のモノマーを自動で仕分けて、並べて、単独で重合させる新技術「マルチタスク型ポリマー合成法」を開発したと発表した。

マルチタスク型ポリマー合成法の概略 出所：東京大学

　研究チームは、性質の異なる2種類の一次元ナノチャネル（細孔）を持つMOFに、2種類のモノマーが混ざった混合液を導入。MOFの細孔それぞれが特定のサイズや性質を持った分子を選択的に吸蔵することから、細孔内で分子が自動的に仕分けされて一列に並び、独立して重合が進んだ。これにより複数のモノマーの混合液から、純成分のホモポリマー2種類を単工程で合成することに成功した。

一般的なフラスコを用いた重合反応（上）、今回のMOFのナノ細孔を用いた仕分け重合（下） 出所：東京大学

　合成したホモポリマーは、MOFを分解して取り出すこともできる。MOFの細孔構造が鋳型の役割を果たし、それぞれのホモポリマーが直線状となって交互に整列する構造（交互配列構造）を形成することも分かった。さらに、MOF内の「つなぎ役」となる架橋分子を介してポリマー同士を架橋させることで、MOFを除去した後もアレイ構造を安定に保持できることも実証した。

架橋分子を仕組んだ架橋型MOFを利用し、異種ポリマーの交互配列構造を達成 出所：東京大学

　従来、異種モノマー混合物を一般的なフラスコ反応法で重合させると、モノマーが混ざって結合したコポリマーが生成する。しかも生成したコポリマーは容器内で乱雑に絡み合い、混ざった状態になってしまっていた。

　今回開発された合成法は、生体の分子選別や反応の分業化といった機能に着想を得たもので、分子の整列や複数反応の同時制御といった化学操作を可能にする。電子材料や分子デバイスといったポリマー構造の高度な制御を求められる分野などで、幅広い応用が期待される。

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