TAROさんの「心」と「地球」にやさしいblog

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ノーベル化学賞候補の研究「MOF」とは「活性炭よりすごくて環境にやさしい素材」

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今年もノーベル賞の季節がやってまいりました。

 

関連するニュースが報道されていますが、ノーベル化学賞の候補にあがっている研究内容の中に「MOF」という専門用語が出てきます。

 

私も化学に携わっている人間として、できるだけわかりやすく記事をまとめましたので、知識として理解していただければと思います。

 

 

MOFとは?

金属-有機構造体(metal-organic framework, MOF)(通称「モフ」)と呼ばれるものです。

 

これだけだとよくわかりませんが、ナノレベル(10億分の1メートル)で炭素などの有機物と金属が合体したものであり、その合体の仕方がすごいんです。

 

ジャングルジムのような均一な構造

公園にある「ジャングルジム」のように規則正しく合体できるんです。

つまり「構造が均一」だということです。

 

そして重要なのは、その骨組み(フレーム)というよりは、骨組みの間の隙間(空間)なんです。

 

この「空間が均一」であるということに非常に価値があるんです。

 

いろんなデザインができる

さらにジャングルジム以外の規則正しい構造にも簡単に作れてしまうんです。

たとえば立方体であったり、八角形のハニカム構造など、バリエーションは豊富に。

 

つまり、このメリットは、「空間のサイズのバリエーションが豊富」だということです。

 

「空間が均一で、そのサイズが豊富に作れる」・・・それだと何がいいの?

 

 

「空間」の効果!活性炭よりすごい!

活性炭は聞き覚えのある方も多いと思いますが、冷蔵庫などに入っている消臭剤です。

 

そもそもなぜ活性炭に消臭効果があるというと、活性炭の表面に小さい無数の穴(空間)があり、そこに臭いの物質がくっつくためなんです。

 

これは言い換えると、表面積が大きいほどこのような効果が得られるのですが、実はこのMOFは、活性炭の何倍も表面積が大きいのです。

 

具体的にいうと、1gの活性炭とMOFがあるとします。その表面積は、

 

活性炭・・・800から2000㎡

MOF ・・・7000㎡

 

たった1gですよ。ちなみに7000㎡とは「サッカー場一面の広さ」です

 

MOFの特徴

空間のすごさがわかったところで、このMOFの3つの特徴をご紹介します。

貯蔵

MOFの空間の中に、水素やメタン、二酸化炭素などを吸着させられることに加え、これまで以上に省スペースで貯蔵することができます。

 

分離

いろんな物質が混ざっているところから、目的の物質だけを空間に吸着させることで分離することができます。

空間のサイズのバリエーションを豊富にできることが、こういうところに活きてきます。

 

ちなみに活性炭は、空間のサイズが均一ではないため、いろいろな分子を同時に吸着させてしまいます。

 

変換

MOFの中にある金属を、触媒として作用するものにした場合、ある物質を空間に吸着させ、化学反応が起こり、別の物質に変換することができます。

こちらはまだ実用化には至っていないようですが、例えば、地球温暖化の原因である二酸化炭素を、燃料などになるメタノールに変換することも可能になるかもしれません。

 

 

MOFの発明者

京都大学の北川進特別教授です。ちなみに1997年には発見していたようです。

www.icems.kyoto-u.ac.jp

 

いかがでしたか?最後までご覧いただきありがとうございました。

(参考)

www.icems.kyoto-u.ac.jp