Een gezamenlijke onderzoeksgroep bestaande uit het Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI gevestigd op de SPring-8-site), Universiteit van Kyoto, en het National Institute for Materials Science (NIMS) is erin geslaagd een kristallijne dunne film te fabriceren met een filmdikte van nanometer orde, waarin moleculen van een driedimensionaal sterk poreus coördinatiepolymeer (hierna PCP) zijn gerangschikt (georiënteerd) in een aangewezen richting, en toonde aan dat deze dunne film een ​​omkeerbare gasadsorptie/desorptiereactiefunctie heeft.

Een verscheidenheid aan functies kan worden verwacht met PCP, die hoge gasadsorptiekenmerken en hoge regelmaat (kristalliniteit) bezit, inclusief hoge efficiëntiescheiding en concentratie van gasmoleculen, reactie in de binnenkant van de poriën, enz. Om deze reden, het is mogelijk om verschillende soorten energiegerelateerde apparaten te fabriceren, zoals brandstofcellen met hoog rendement, enzovoort., door PCP met verschillende functies te integreren. Bij het bouwen van apparaten van dit type, fabricage waarbij de oriëntaties van de kristallen in meerdere PCP-films zijn uitgelijnd, met andere woorden, gerichte groei, is noodzakelijk en onmisbaar voor de integratie van verschillende soorten PCP met een goede hechting. Echter, tot nu, gerichte groei was alleen succesvol geweest met planair rigide PCP. Om diverse functies te realiseren, duurzaamheid van het gefabriceerde apparaat, en adhesie tussen verschillende soorten PCP tijdens integratie, een technologie die georiënteerde groei van kristallen van PCP met driedimensionale stijfheid mogelijk maakt, was gewenst.

In dit werk, de gezamenlijke onderzoeksgroep is erin geslaagd een 3-dimensionale dunne film op PCP-schaal op nanometerschaal te vervaardigen waarin gerichte groei werd gerealiseerd door een geschikt substraat voor gerichte groei te selecteren, oppervlaktebehandeling van dat substraat, en selectie van een metaal-organisch raamwerk (MOF) materiaal dat controle over de groeirichting mogelijk maakt en tegelijkertijd 3-dimensionale stijfheid vertoont. Naast het feit dat er een omkeerbare gasadsorptie-desorptie optreedt in deze dunne film op nanometerschaal, de stijfheid van de dunne film werd ook bevestigd, wat betekent dat adsorptie-desorptiereactie kan worden uitgevoerd zonder begeleidende veranderingen in de framestructuur. De georiënteerde groei van deze dunne films op nanometerschaal en structurele veranderingen tijdens adsorptie en desorptie konden voor het eerst worden bevestigd in gedetailleerde diffractie-experimenten met behulp van de schitterende röntgenstralen op de SPring-8.

Omdat deze onderzoeksresultaten de basistechnologie zullen bieden voor de fabricage van nieuwe functionele apparaten door integratie van PCP met verschillende functies, er wordt verwacht dat onderzoek en ontwikkeling op functionele apparaten die gebruik maken van dunne films op nanometerschaal en toepassing op hoge prestaties in brandstofcellen, enz. zal sterk worden versneld.