p Um grupo de pesquisa conjunta que consiste no Instituto de Pesquisa em Radiação Síncrotron do Japão (JASRI localizado no site SPring-8), Universidade de Kyoto, e o Instituto Nacional de Ciência de Materiais (NIMS) conseguiu fabricar um filme fino cristalino com uma espessura de filme de ordem nanométrica, em que as moléculas de um polímero de coordenação poroso forte tridimensionalmente (doravante, PCP) são organizados (orientados) em uma direção designada, e demonstraram que este filme fino tem uma função reversível de reação de adsorção / dessorção de gás. p Uma variedade de funções pode ser esperada com o PCP, que possui características de alta adsorção de gás e alta regularidade (cristalinidade), incluindo separação de alta eficiência e concentração de moléculas de gás, reação no interior dos poros, etc. Por esta razão, é possível fabricar vários tipos de dispositivos relacionados à energia, como células de combustível de alta eficiência, etc, integrando o PCP com funções diferentes. Ao construir dispositivos deste tipo, fabricação na qual as orientações dos cristais em vários filmes de PCP estão alinhadas, em outras palavras, crescimento orientado, é necessário e indispensável para a integração de diferentes tipos de PCP com forte adesão. Contudo, até agora, o crescimento orientado só teve sucesso com o PCP rígido planar. Para realizar diversas funções, durabilidade do dispositivo fabricado, e adesão entre diferentes tipos de PCP durante a integração, uma tecnologia que permite o crescimento orientado de cristais de PCP com rigidez tridimensional era desejada.

p Nesse trabalho, o grupo de pesquisa conjunta teve sucesso na fabricação de um filme fino de PCP em escala nanométrica tridimensional em que o crescimento orientado foi realizado pela seleção de um substrato apropriado para o crescimento orientado, processamento de superfície desse substrato, e seleção de um material de estrutura metal-orgânica (MOF) que permite o controle da direção de crescimento ao mesmo tempo que exibe rigidez tridimensional. Além do fato de que ocorre uma adsorção-dessorção reversível de gás neste filme fino de escala nanométrica, a rigidez da película fina também foi confirmada, o que significa que a reação de adsorção-dessorção pode ser realizada sem alterações na estrutura do quadro. O crescimento orientado desses filmes finos em escala nanométrica e as mudanças estruturais durante a adsorção e dessorção puderam ser confirmadas pela primeira vez em experimentos detalhados de difração usando os raios X brilhantes no SPring-8.

p Como os resultados da pesquisa fornecerão a tecnologia básica para a fabricação de novos dispositivos funcionais pela integração do PCP com diferentes funções, espera-se que a pesquisa e o desenvolvimento de dispositivos funcionais usando filmes finos em escala nanométrica e aplicação de alto desempenho em células a combustível, etc. será bastante acelerado.