図１. 本研究の概念図
東京大学：最薄プラスティックを開発：１分子の厚さ高分子シート（動画）：
Univ of Tokyo: the thinnest plastic: 1 molecule thickness polymer sheet：
东京大学：开发出最薄的塑料：1分子厚，聚合物片
東京大学：
発表のポイント
◆高分子シートはさまざまな製品に利用されています。
その厚さを分子レベルにまで薄くすることは非常に難しく、これまで長い間化学者の課題となっていました。
◆分子レベルの細孔を有する多孔性金属錯体（MOF）を鋳型として使います。
わずか１分子の厚さの高分子シートを大量合成することに成功しました。
◆この高分子シートは従来の紐状高分子と比べて、
柔軟性が大幅に向上することを明らかにし、
多くの機能性材料の素材として、幅広い応用の可能性が示されました。
発表概要：
東京大学の植村教授：
「分子でつくったナノサイズの空間を、鋳型として使う」ことで、「極限的に薄い高分子シートを正確かつ大量に合成する手法」を開発しました。
自動車やスマートフォン等、高性能化や軽量化が要求される製品開発においては、どれだけ薄い高分子シートを作れるかが重要となっています。
従来手法の問題点：
しかし、一般的な塗布や延伸といった成膜法では薄膜化に限界がありました。
分子レベルまで薄い高分子シートを合理的かつ大量に合成することはできません。
MOF利用で解決：
植村教授らの研究グループは、
- 分子サイズの小さな隙間を持つ多孔性金属錯体（MOF、注１）を
- 高分子合成の鋳型として利用することで、
- 分子１個の厚さしかない高分子シートを大量に合成する手法を開発しました。
世界で最も薄い高分子シート：
これは世界で最も薄い高分子シートです。
興味深いことに、この高分子シートは従来の高分子とは異なる性質を持っていることがわかりました。
高分子とは異なる性質：
一般的な高分子は紐状の分子構造を持っており互いに絡み合います。
しかし、高分子シートは原理的に絡み合えないのです。
これまで知られていなかった非常に柔軟な性質を示すことを発見しました。
シート状高分子の大量供給：
本手法は、夢の材料であったシート状高分子の大量供給に繋がります。
- 高分子製品、
- 油脂、
- 塗料、
- コーティング素材等、
あらゆる化成品産業へ幅広い応用が考えられます（図1）
http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/22_entry890/
Unimolecularly thick monosheets of vinyl polymers fabricated in metal–organic frameworks
Nobuhiko Hosono, Shuto Mochizuki, […]Takashi Uemura
Nature Communications volume 11, Article number: 3573 (2020)
Abstract
Polymers with two-dimensional (2D) network topologies
are currently gaining significant attention due to their unique properties that originate from their regulated conformations.
However, in contrast to conventional 1D- and 3D-networked macromolecules, the synthesis of such 2D networks
provides challenges for polymer chemists because of the nature of the networking polymerisation reaction, which occurs in a spatially random fashion when conventional solution-phase synthesis is performed.
Here we report a versatile synthesis of polymeric monosheets with unimolecularly thick networking architectures by exploiting the 2D nanospaces of metal–organic frameworks (MOFs) as reaction templates.
Crosslinking radical polymerisation in the 2D nanospaces of pillared-layer-type MOFs affords monosheets of typical vinyl polymers and can be carried out on the gram scale.
Remarkably, the prepared polymer monosheets
are
highly soluble in organic solvents and show atypical thermal
and rheological properties that result from their 2D-regulated conformations that cannot be adopted by their 1D or 3D analogues.
Nature Communications