共价有机框架（COF）材料作为2005年首次报告的新材料，近年来相关研究不断深入。COF是由有机分子通过共价键连接形成的二维或三维晶体材料，因具备丰富的微孔构造，正在被探讨应用于催化剂、电池材料、气体吸附等多个领域。如果能够实现COF的纳米管构造，将有望展露出由一维特性带来的独特性质，但此前成功制备该构造的案例极为有限。
京都大学研究生院工学研究科关修平教授等人的研究团队此次发现，将芘（C16H10）的2个碳原子替换为氮原子后形成的二氮杂芘有机分子为骨架的二维片状COF，在双液相界面可自发卷曲形成一维纳米管构造。研究还证实，当向分布该纳米管的液体施加超声波时，卷曲的纳米管构造右会恢复为原来的片状构造。此外，研究团队还对该纳米管的质子（氢离子）传导性进行了评估，证实了其具有世界最高水平的传导性。
研究团队此前一直致力于利用二氮杂芘构建构造接近平面的COF。此次，在合成COF时发现，改变所用溶剂的比例和温度后，会形成与片状构造截然不同的构造。原本差点被当作“COF合成的失败品”，但研究团队通过详细追踪合成物质的超细微构造，最终确认其为一维纳米管。该纳米管因共价键具有高稳定性，同时具备卓越的电子与质子双传导性，有望作为薄膜及清洁能源材料等多种用途。（TEXT：中条将典）
原文：JSTnews 2025年7月号
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Proceedings of National Academy of Science
论文：Rolling Two-Dimensional Covalent Organic Framework (COF) Sheets into One-Dimensional Electronic and Proton Conductive Nanotubes
DOI：10.1073/pnas.2424314122
