共價有機框架（COF）材料作為2005年首次報告的新材料，近年來相關研究不斷深入。COF是由有機分子通過共價鍵連接形成的二維或三維結晶材料，因具備豐富的微孔構造，正在被探討應用於觸媒、電池材料、氣體吸附等多個領域。如果能夠實現COF的奈米管構造，將有望展露出由一維特性帶來的獨特性質，但此前成功製備該構造的案例極為有限。
京都大學研究生院工學研究科關修平教授等人的研究團隊此次發現，將芘（C16H10）的2個碳原子替換為氮原子後形成的二氮雜芘有機分子為骨架的二維片狀COF，在雙液相界面可自發捲曲形成一維奈米管構造。研究還證實，當向分佈該奈米管的液體施加超音波時，捲曲的奈米管構造右會恢復為原來的片狀構造。此外，研究團隊還對該奈米管的質子（氫離子）傳導性進行了評估，證實了其具有世界最高水平的傳導性。
研究團隊此前一直致力於利用二氮雜芘構建構造接近平面的COF。此次，在合成COF時發現，改變所用溶劑的比例和溫度後，會形成與片狀構造截然不同的構造。原本差點被當作「COF合成的失敗品」，但研究團隊通過詳細追蹤合成物質的超細微構造，最終確認其為一維奈米管。該奈米管因共價鍵具有高穩定性，同時具備卓越的電子與質子雙傳導性，有望作為薄膜及清潔能源材料等多種用途。（TEXT：中條將典）
原文：JSTnews 2025年7月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Proceedings of National Academy of Science
論文：Rolling Two-Dimensional Covalent Organic Framework (COF) Sheets into One-Dimensional Electronic and Proton Conductive Nanotubes
DOI：10.1073/pnas.2424314122
