三维结构体及其制造方法技术

本发明专利技术的三维结构体是形成于基材上的三维结构体。该三维结构体分别各包含多个卟啉、第1金属离子、及特定的有机分子。该卟啉包含2个以上的官能团。第1金属离子是使不同卟啉的官能团彼此键合的金属离子。上述特定的有机分子是配位键合在二维结构体中所含的金属离子上的有机分子，并且是仅包含1个与该金属离子配位的部分的有机分子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
配位高分子或有机金属络合物由于在光学方面、磁性方面、电化学方面显示颇有意思的特性，所以一直以来被研究。例如，提出了由有机金属络合物或配位高分子构成的结构体(例如日本特开2005-255651号公报及日本特开2007-63448号公报)。此外，提出了在溶液中制作三维结构体的方法(Eun-Young Choi等(^ 工 々>3 >等)，“PillaredPorphyrin Homologous Series Intergrowt h in Metal-Organic Frameworks，，，InorganicChemistry, Vol. 48，No. 2，Pages 426-428，2009)。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2005-255651号公报专利文献2 日本特开2007-63448号公报非专利文献非专利文献I :Eun_Young Choi 等(f 工 々 > 3 >等)，“Pillared PorphyrinHomologous Series : Intergrowth in Metal-Organic Frameworks，，，InorganicChemistry, Vol. 48，No. 2，Pages 426-428，2009
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，在上述的现有技术中，由于通过将构成结构体的材料在溶液中混合从而形成结构体，所以难以控制其尺寸或位置。此外，将这些结构体应用到器件中时在基板上形成结构体很重要，但在上述现有的方法中，不会在基板上形成结构体。在这样的情况下，本专利技术的目的之一在于提供尺寸或形状得到控制并形成于基材上的。用于解决问题的方案为了达成上述目的，本专利技术提供形成于基材上的三维结构体。该三维结构体包含层叠而成的多个二维结构体，所述二维结构体分别各包含多个卟啉、第I金属离子、及特定的有机分子，所述卟啉包含2个以上的官能团，所述第I金属离子是使不同的所述卟啉的所述官能团彼此键合的金属离子，所述特定的有机分子是配位键合在所述二维结构体中所含的金属离子上的有机分子，并且是仅包含I个与所述金属离子配位的部分的有机分子。此外，本专利技术提供三维结构体的制造方法。该制造方法包括以下工序(i)在液体的表面形成二维结构体的工序；(ii)使所述二维结构体堆积到基材上的工序；(iii)将包括所述(i)的工序和所述(ii)的工序的循环反复进行I次以上的工序，所述二维结构体分别各包含多个卟啉、第I金属离子、及特定的有机分子，所述卟啉包含2个以上的官能团，所述第I金属离子是使不同的所述卟啉的所述官能团彼此键合的金属离子，所述特定的有机分子是配位键合在所述二维结构体中所含的金属离子上的有机分子，并且是仅包含I个与所述金属离子配位的部分的有机分子。专利技术的效果根据本专利技术，可得到在尺寸或形状得到控制的状态下形成于基材上的三维结构体。此外，通过选择合适的材料，可得到具有结晶性的三维结构体。附图说明图IA表示本专利技术中采用的化合物的一个例子。图IB表示本专利技术中采用的化合物的另一个例子。图2示意性表示本专利技术的制造方法。 图3是表示存在氯化铜时和不存在氯化铜时I分子卟啉金属络合物所占的面积的图。图4A表示堆积循环的数目与吸收光谱的关系。图4B表示堆积循环的数目与最大吸收的关系。图5的(a)及(b)表示存在氯化铜时和不存在氯化铜时CoTCPP-吡啶溶液的吸收光谱。图5 (c)及(d)表示形成于氯化铜水溶液或纯水的表面的包含CoTCPP及吡啶的膜的吸收光谱。图6的(a) (C)表示对形成于硅基板上的三维结构体进行X射线衍射测定的结果的例子。图7的(a)及(b)表示X射线衍射测定的实测值及计算值，图7的(C) (e)表示三维结构体的模型。图8的(a) (f)表示对形成于硅基板上的三维结构体进行X射线衍射测定的结果的另一个例子。图9示意性表示三维结构体的模型。具体实施例方式以下，举例对本专利技术的实施方式进行说明。另外，本专利技术并不限定于以下的实施方式及实施例。在以下的说明中，有时例示出特定的数值或特定的材料，但只要可得到本专利技术的效果，也可以适用其它的数值或其它的材料。另外，在以下的附图中，有时以原子形式表不金属尚子。(三维结构体的制造方法)本专利技术的方法是三维结构体的制造方法。根据该制造方法，可得到形成于基材上的三维结构体。该制造方法包括以下的工序(i)、(ii)及(iii)。在工序(i)中，在液体的表面形成二维结构体。该二维结构体分别各包含多个卟啉、第I金属离子、及特定的有机分子。以下，有时将构成二维结构体的卟啉称为“构成要素(A) ”，有时将该特定的有机分子称为“支柱分子(pillar molecule)”。构成要素(A)包含2个以上(例如3个或4个)的官能团。第I金属离子是使不同的构成要素(A)的官能团彼此键合的金属离子。具体而言，第I金属离子使邻接的构成要素(A)的官能团之间借助第I金属离子而键合。支柱分子是配位键合在二维结构体中所含的金属离子上的有机分子，并且是仅包含I个与该金属离子配位的部分的有机分子。二维结构体的典型的一个例子是通过多个有机金属络合物、多个第I金属离子和多个支柱分子而构成。在该说明书中，“卟啉”中包括并非金属络合物的卟啉分子、及卟啉金属络合物。卟啉(构成要素(A))为卟啉金属络合物时，与卟吩环(卟啉环)配位的中心金属离子的例子包括过渡金属离子(例如钴离子或钯离子)。构成要素(A)中的官能团的例子包括羧基、二硫代羧基、及硫代酰胺基。第I金属离子的例子包括多价金属离子(例如2价的金属离子)。此外，第I金属离子的例子包括过渡金属离子，例如包括铜离子。第I金属离子也可以是2价的铜离子或2价的镍离子。构成要素(A)的官能团和使该官能团键合(交联)的第I金属离子的组合的例子包括羧基/铜离子、羧基/钴离子、二硫代羧基/镍离子、二硫代羧基/钼离子、硫代酰胺基/铜离子、硫代酰胺基/铁离子、羧基/镍离子之类的组合。当构成要素(A)不含金属离子时，支柱分子是配位键合在第I金属离子上的分子。当构成要素(A)包含金属离子时，支柱分子是配位键合在选自构成要素(A)中的金属离子、及第I金属离子中的至少I个金属离子上的分子。例如，当构成要素(A)为卟啉金属络合物时，支柱分子是配位键合在选自卟啉金属络合物的中心金属离子(第2金属离子)、及第I金属离子中的至少I个金属离子上的分子。在一个例子中，支柱分子与卟啉金属络合物的中心金属离子配位。此外，在另一个例子中，支柱分子与后述的构成双核桨轮结构(paddlewheel structure)的第I金属离子配位。支柱分子的例子包括吡啶、甲基吡啶、异喹啉、及苯基吡啶。支柱分子和该支柱分子所配位的金属离子的组合的例子包括吡啶/钴离子、吡啶/铜离子、苯基吡啶/钴离子、苯基吡啶/铜离子等组合。支柱分子中所含的与金属离子配位的部分优选为I个。支柱分子优选为在相对于二维结构体展开的方向(以下，有时称为“面内方向”)垂直或与其接近的方向取向的分子。支柱分子不包括包含2个以上与金属离子配位的部分的吡嗪或4，4’-联吡啶等。但是，也可以是包含2个以上能够与金属离子配位的原子团的分子，结构上能够与二维结构体的金属离子配位的部分仅为I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.18 JP 2010-0078011.一种三维结构体，其是形成于基材上的三维结构体， 包含层叠而成的多个二维结构体， 所述二维结构体分别各包含多个卟啉、第I金属离子、及特定的有机分子， 所述卟啉包含2个以上的官能团， 所述第I金属离子是使不同的所述卟啉的所述官能团彼此键合的金属离子， 所述特定的有机分子是配位键合在所述二维结构体中所含的金属离子上的有机分子，并且是仅包含I个与所述金属离子配位的部分的有机分子。2.根据权利要求I所述的三维结构体，其中，所述卟啉是包含4个羧基且不含与卟吩环配位的中心金属离子的卟啉、或者是包含4个羧基和与卟吩环配位的中心金属离子的卟啉金属络合物。3.根据权利要求2所述的三维结构体，其中，所述第I金属离子是2价的铜离子或2价的镍离子， 所述特定的有机分子是包含含氮芳香环的分子。4.根据权利要求3所述的三维结构体，其中，所述特定的有机分子是吡啶。5.根据权利要求I所述的三维结构体，其中，所述卟啉是包含4个羧基和与卟吩环配位的钴离子的卟啉金属络合物。6.一种三维结构体的制造方法，该制造方法包括以下工序 (i)在液体的表面形成二维结构体的工序； ( )使所述二维结构体堆积到基材上的工序； (iii)将包括所述(i)的工序和所述(ii)的工序的循环反复进行I次以上的工序， 所述二维结构体分别各包含多个卟啉、第I金属离子、及特定的有机分子， 所述卟啉包含2个以上的官能团， ...

【专利技术属性】
技术研发人员：牧浦理惠，北川宏，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：