ラジカル共有結合性有機構造体の形成 ―不対電子を組み込んだ有機構造体の形成による擬１次元反強磁性体への展開―

新しい多孔性の材料として注目を集めている金属有機構造体（Metal Organic Frameworks：MOFs）や水素結合性有機構造体（Hydrogen-bonded Organic Frameworks：HOFs）と並び、注目を集めている材料に共有結合性有機構造体（Covalent Organic Frameworks：COFs）があります。化学理工学専攻 Rajendra P. Paitandhi 博士研究員、Madhurima.Giri 博士課程学生、小八重 良輔 修士課程学生、信岡 正樹 博士課程学生（研究当時）、筒井 祐介 同助教、Yunhee Koo 博士研究員（当時）、Zhuowei Li 博士課程学生（当時）、櫻井 優太 修士課程学生、鈴木 克明 同助教、Javier López-Cabrelles 高等研究院特定拠点助教、古川 修平 同教授、関 修平 同教授らは、名古屋大学大学院理学研究科 須田 理行 教授、珠玖 良昭 同講師、インドCentral Leather Research Institute Samrat Ghosh 博士と共同で、COFsの中でもその骨格中に、不対電子を有する分子ユニット（ラジカルユニット）を節の部分に組み込み、これを整列させて積み上げることのできるRadical COF（RCOF）構造を作り出しました。骨格の積み上がりとそれに伴う結晶構造の中で、規則的に積みあがったラジカルユニットは、その不対電子がほぼ１次元状に整列しています。周期律表中で第二周期にあたるすべての軽元素だけで構成された物質でありながら、この骨格中の不対電子の１次元状の整列は、低温下で反強磁性を示します。同時にその面内に発達した電子共役性を示すことから、電子伝導性も示します。このように電子が一直線に並ぶことで、電子同士の相互作用が強まり、低温では反強磁性（磁石のような性質）を示すことが確認されました。さらに、面内には電子が広がって動ける構造（電子共役性）が発達しているため、電気を運ぶ性質（電子伝導性）も示します。新しい量子材料として現在、２次元や１次元の構造を示す磁性体が注目を集めていますが、これをすべて有機物で構成した候補材料としてさらなる展開が期待されます。
本研究成果は、2026年6月23日午前10時（ロンドン時間）に英国の国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されます。

研究詳細

ラジカル共有結合性有機構造体の形成 ―不対電子を組み込んだ有機構造体の形成による擬１次元反強磁性体への展開―

研究者情報

• 筒井　祐介　　京都大学教育研究活動データベース
• 鈴木　克明　　京都大学教育研究活動データベース
• 古川　修平　　京都大学教育研究活動データベース
• 関　　修平　　京都大学教育研究活動データベース

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化学理工学専攻