※この記事は2022年8月に神戸新聞へ掲載されたものです。
活性炭と呼ばれる炭は、においを取り除く消臭剤として利用されています。冷蔵庫や靴に入れて使う黒い消臭剤を目にしたことがある人もいるかもしれません。それが活性炭です。活性炭の中には、目に見えない非常に小さな孔（あな）がたくさん開いています。この孔の中に、においの原因となる分子を取り込んで、脱臭をしています。このように、無数の孔が開いている物質は、「多孔性物質」と呼ばれています。
私たちの研究室では、「金属－有機構造体」と呼ばれる多孔性物質の研究をしています。英語の表記では「Ｍｅｔａｌ－Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ」となり、その頭文字をとってＭＯＦ（モフ）というニックネームがついています。ＭＯＦには分子と同じくらいのサイズの非常に小さな孔が無数に開いています。
この記事では、多孔性材料の表面に出ている面の面積（表面積）について考えてみようと思います。例えば、図に書かれているように、１辺１センチの立方体の表面積は０・０００６平方メートルです。とても小さな値ですね。この立方体から薄い壁を４枚残して中身をくりぬくと、（壁の厚みを無視すれば）壁の表と裏の２面が表面に出ていることになるので、その表面積はおおよそ０・０００８平方メートルになります。孔を一つ開けると少し表面積が増えました。
次に、立方体のサイズは変えずに、４分の１のサイズとなる四つの孔を開けるとどうなるでしょうか？ 同じように計算すると、０・００１２平方メートルになります。孔の数が増えると表面積が増えていくことが分かってきました。
この調子で、立方体のサイズを変えずに、どんどん孔を小さくして、その数を増やしていきます。最終的に、孔のサイズが分子のサイズと同じくらいになった物質がＭＯＦです。分子のサイズは１ナノメートル（ナノは１０億分の１）で、これは花粉やほこりの１万分の１程度の大きさしかありません。
そのような小さな孔を無数に持つＭＯＦの表面積は１グラムあたり最大で７千平方メートル程度になることが知られています。これは活性炭と比較すると格段に大きな数値で、たった１グラムのＭＯＦの中にサッカーコート丸々１枚と同じくらいの面積が収まっている計算になります。
ＭＯＦはその大きな表面積を利用して、いろいろな物質を大量にため込むことができるため、さまざまな分野での応用が期待されています。例えば、リチウムイオンを孔にたくさん取り込むことで、大容量電池を実現することができますし、孔に二酸化炭素を取り込めば温室効果ガスの排出を抑えることができます。
私たちの研究室では、さまざまな新しいＭＯＦの研究を通して、ＳＤＧｓ（持続可能な開発目標）に貢献するための新材料を開発しています。
