増加を続ける地球上の二酸化炭素：CO2は、温暖化や海洋酸性化など環境問題の原因です。一方でCO2は地球上に普遍的に豊富に存在する資源でもあります。我々は錯体化学や分子性構造体の化学に基づき、反応性に乏しいCO2を有用な物質や材料に変換する研究を行っています。

アミンなどの有機分子と金属イオンをともにCO2を反応させることで、CO2を骨格に持つ金属－有機構造体（MOF）や共有結合性構造体（COF）を作ることができます。これら分子性構造体の構築と分解をサイクルとすることで、空気中や排ガス中の微量のCO2を濃縮・高純度化したり、変換する技術を開発しています。また触媒として働く金属－分子ハイブリッドガラスを用い、CO2を化成品原料である一酸化炭素やギ酸に変換する技術を開発しています。高分子やセラミックスでは難しい温度領域で作動するCO2還元触媒となることで、高い反応効率や生成物選択性が得られます。

ゾル－ゲル法などの液相法により作製される、有機－無機ハイブリッド物質を作っています。例えばメチル基やビニル基などの有機置換基をもつトリアルコキシシランを前駆体として用いると、無機部位と有機部位が分子レベルにおいて複合化した有機－無機ハイブリッド物質が得られ、有機官能基による機能発現や、無機物質特有の脆さの改善などが可能となります。

我々は、このような前駆体から透明な低密度多孔体であるエアロゲルを作製する手法を開発し、機械的な柔軟性や極めて低い熱伝導率を示す材料設計、および柔軟多孔体としての構造評価・応用研究を進めています。例えば、効率の良い断熱材を簡単に作ることができるようになれば、化石燃料への依存度を減らし地球規模の環境・エネルギー問題解決に貢献することができます。