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これまでにない耐放射線性を持つトリウム・ビナフトールMOFの開発
Unprecedented Radiation Resistant Thorium-Binaphthol MOF.
PMID: 32678589 DOI: 10.1021/jacs.0c05272.
抄録
機能化ビナフトールリンカーで連結された六員二次構造単位を含むトリウム-有機フレームワーク(TOF-16)を合成し、特性を調べ、耐放射線性を調べるために放射線を照射した。α粒子を模擬したγ線と5MeV He2+イオンを用いて放射線の安定性を調べたところ、TOF-16に前例のない4MGyのγ線を照射しても、X線回折ではバルクの構造的な損傷は見られなかった。さらに放射線の安定性を調べるために、我々はMOFの最初のHe2+イオン照射研究を行った。その結果、約15MGyの照射で結晶性が低下し、約20MGyのHe2+イオン照射で結晶性が低下することがわかった。このことは、MOFが核廃棄物の流れに含まれる放射線量に耐えられることを示唆しており、優れた耐放射線性を持つフレームワークを理解し、最終的に設計するための体系的なアプローチが必要であることを示しています。
A thorium-organic framework (TOF-16) containing hexameric secondary building units connected by functionalized binaphthol linkers was synthesized, characterized, and irradiated to probe its radiation resistance. Radiation stability was examined using γ-rays and 5 MeV He2+ ions to simulate alpha particles. γ-irradiation of TOF-16 to an unprecedented 4 MGy dose resulted in no apparent bulk structural damage visible by X-ray diffraction. To further probe radiation stability, we conducted the first He2+ ion irradiation study of a MOF. Diffraction data indicate onset of crystallinity loss upon approximately 15 MGy of irradiation and total loss of crystallinity upon exposure to approximately 20 MGy of He2+ ion irradiation. The high radiation resistance observed suggests MOFs can withstand radiation exposure at doses found in nuclear waste streams and highlights the need for a systematic approach to understand and eventually design frameworks with exceptional radiation resistance.