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ナノ空間で見分ける

生体組織内では究極的な分子認識が当然のように行われており、例えばDNAの塩基配列は分子レベルで認識、解読、転写されています。このような高度な認識機能を人工材料で模倣する研究はこれまで数多く報告されていますが、その多くは小分子を対象としたものでした。一方、高分子は紐状の形をしているため、長い高分子鎖中のわずかな違いを識別することは、従来の分子認識手法では不可能でした。私たちは、MOFのナノ細孔に高分子鎖が自発的に侵入することを世界で初めて発見し、この現象を利用した新たな高分子認識技術の開拓に取り組んでいます。この技術により、これまで精製が困難であった様々な高分子素材群の純度を飛躍的に向上できるだけでなく、超巨大分子中のわずか原子一個レベルの違いでさえ見極める驚異の分離・分析システムの構築が可能になります。

MOFを用いた高分子の精密認識および分離



[代表的な研究成果]

Selective sorting of polymers with different terminal groups using metal-organic frameworks
Nat. Commun. 2018, 9, 3635.

Recognition of Polymer Terminus by Metal–Organic Frameworks Enabling Chromatographic Separation of Polymers
J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 3701-3705.

Metal-Organic Frameworks for Macromolecular Recognition and Separation
Matter 2020 3, 652-663.

Metal–Organic Frameworks for Practical Separation of Cyclic and Linear Polymers
Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 11830-11834.

Revisiting molecular adsorption: unconventional uptake of polymer chains from solution into sub-nanoporous media
Chem. Sci. 2021, 12, 12576-12586.

Mixed Metal–Organic Framework Stationary Phases for Liquid Chromatography
ACS Nano 2022, 16, 6771-6780.

An approach to MOFaxanes by threading ultralong polymers through metal–organic framework microcrystals
Nat. Commun. 2023, 14, 3241.

Decoding polymer chains via gated inclusion into flexible nanoporous crystals
Chem 2023, 9, 2817-2829.

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