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～

2026（令和8）年6月23日
京都大学
名古屋大学
科学技術振興機構（JST）

概要

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。
京都大学 大学院工学研究科 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 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 助教、Javier López-Cabrelles 特定拠点助教、古川 修平 教授、関 修平 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 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、不対電子を持つ分子ユニット（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2周期にあたる全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（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した。
本研究は以下の支援を受けて行われました。
・科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業 CREST「Giant CISS物質:界面陽電子・電子の全運動量制御」JPMJCR23O3
・文部科学省 学術変革領域研究（A）「高密度共役の科学」 JP20H05867、JP20H05862
・日本学術振興会 科学研究費補助金 基盤研究（A） JP22H00314、JP26H02293
・日本学術振興会 特別研究員奨励費 JP22F22045
・文部科学省 学術変革領域研究（A）「フォトキネティシズム」 JP26H00372

＜プレスリリース資料＞

本文　PDF（1.65MB）

＜論文タイトル＞

“Direct Construction of Magnetic and Electrical Two-Dimensional Radical Covalent Organic Frameworks”

DOI：10.1038/s41467-026-74618-4

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