1. MOFとは何か（3行でつかむ）

MOFは、金属イオン（ノード）を、長い有機分子（リンカー）でつなぎ、空洞をもつ結晶にした材料です。 2025年10月8日、スウェーデン王立科学アカデミーは、ノーベル化学賞を北川進（京都大学）、Richard Robson（メルボルン大学）、Omar M. Yaghi（カリフォルニア大学バークレー校）の3氏に「for the development of metal–organic frameworks」で贈ると発表しました事実［参考資料1］。

• 定義：IUPACの推奨では、MOFは「空隙になりうる部分をもつ有機配位子による配位ネットワーク」とされ、配位高分子の一部です事実［参考資料2］
• 数：2013年の総説は、20,000種超のMOFが報告され、典型的な多孔度は結晶体積の50%超、比表面積は1,000〜10,000 m²/gの範囲だと整理しています事実［参考資料3］。ノーベル賞の公式発表は「数万種」としています事実［参考資料1］
• 課題：実験室で作れることと、水・熱・圧力に耐えて、量産でき、使える形（成形体）になることは別です。公式の技術背景は、安定性・量産性・費用が改善して産業規模の利用に至ったと述べ、新しい企業も生まれたとします事実［参考資料2］

2. 構造 ― 金属ノードと有機リンカー

MOFの設計の基本は、どの金属ノードに、どの長さのリンカーをつなぐかです。 Yaghiらは、同じノード（二次構成単位、SBU）で、リンカーを長くして同じ網（トポロジー）を保ち、空洞の大きさを調整する「等網状（isoreticular）」の考え方を示しました。例として、IRMOF-16の細孔は2.8 nm、IRMOF-74-XIは最大9.8 nmの開口を持つと報告されています事実［参考資料2］。

元のSVG模式図と正確な説明を見る

図の読み方・元図の説明：MOFの構造：ノードとリンカー、リンカーを長くすると空洞が広がる（概念図） / 二次元に単純化した模式図です。実際は三次元の網で、リンカーの形・ノードの数は材料ごとに違います / 短いリンカー：小さな空洞 / 長いリンカー：大きな空洞（同じ網） / 赤＝金属ノード　灰＝有機リンカー　点線の四角＝空洞 / リンカーを延ばすと、空洞は大きくなる / 同じ網でリンカーだけを替えると、空洞の大きさと機能を調整できる（等網状の考え方） / ※ 等網状の考え方と、細孔の例（IRMOF-16：2.8 nm、IRMOF-74-XI：最大9.8 nm）はノーベル賞の技術背景文書［参考資料2］の記述です。 / ※ 図は説明用の二次元の模式図で、実際の結晶構造・寸法ではありません。

代表的な骨格を、報告された数字つきで整理します（いずれも論文・公式文書の記述で、試料・測定条件が異なります）。

各論文・文書の記述。BETとLangmuirの違い、試料の活性化・測定条件が異なるため、行どうしの優劣を示す表ではありません（第3・4章）。

3. 細孔と比表面積 ― 数字はどのモデルで出したか

MOFの比表面積は、窒素の吸着等温線から、BETモデルまたはLangmuirモデルで求めた値が多く報告されます。 ノーベル賞の技術背景文書は、同じ骨格でもモデルによって値を並べています事実［参考資料2］。

各文書の記述。試料・活性化・吸着の条件が異なるため、行どうしの優劣を示す表ではありません。

BETの数字を使ってよいのか、という疑問も論文で扱われています。 Waltonらは2007年に、モンテカルロ・シミュレーションで窒素の等温線を作り、BET法で求めた比表面積が、結晶構造から幾何学的に計算した「到達できる表面積」とよく一致し、実験の報告値ともよく合うと報告しました。ただし、MOFの細孔は平坦でなく、細孔を満たす吸着が起きるものもあるので、BETの数字が本当に意味を持つのかという問題が出発点でした事実［参考資料11］。 Farhaらは2012年に、細孔を崩さずに溶媒を除く超臨界CO₂による活性化で、BET 約7,000 m²/gの2つのMOFを得たと報告し、リンカーを三重結合を含む効率の良い単位にすれば、仮想的な最大比表面積は約14,600 m²/g以上（従来の想定は約10,500 m²/g）になりうると計算しています事実［参考資料12］。

4. 本稿の計算：モデルが違うと、同じ材料で何倍違うか

5. 素材技術者の視点①：比表面積の数字は、活性化とモデルで読む

6. 合成と安定性 ― 水・熱・圧力

実験室の標準的な合成法は、金属塩と有機リンカーを溶媒中で加熱して結晶化させるソルボサーマル法です。Atomisは、自社の技術ページで、この方法を「バッチ効率が悪い」「大量の有機溶剤を使う」「高温高圧のプロセスである」とし、スケールアップに多くの課題があったと述べています事実（会社の記述）［参考資料19］。

安定性は、「何に対して」で分けて読みます。Howarthらの総説は、化学的な安定性（酸性・塩基性・中性の水溶液中）、熱的安定性、機械的安定性の3つがそれぞれ重要で、設計原理と合成戦略が整理されてきたと述べています事実［参考資料13］。 Cavkaらは、Zr₆クラスターのMOFで、強いZr–O結合と、μ₃-OHの出入りで骨格を保つ性質により、分解温度500 ℃超、ほとんどの化学薬品に耐え、10 トン/cm²の外圧でも結晶性が残ると報告しています。そして、多くのMOFの熱的・化学的・機械的な安定性の低さが、大規模な工業利用を制限するいちばんの性質だろうとも述べています事実［参考資料10］。

7. 工業生産の実例 ― 公式資料で確認できる範囲

MOFの工業生産・商用化については、公式資料で確認できた範囲だけを書きます。ノーベル賞の技術背景文書は、MOFの産業界での役割を、次のように述べています。産業界は発見と用途の拡大に継続して関わり、既存の大企業だけでなく、発見と商用化に特化した新しい企業も生まれた。高い化学的・熱的安定性をもつ骨格を、費用効果が高く、拡大可能な形で作れることも示された事実［参考資料2］。

BASFなど他の企業のMOFの生産量・仕様は、本稿では公式資料で確認できなかったため記載していません（第11章）。

8. 用途 ― ガス吸着・分離・触媒・水回収の段階

9. 2025年ノーベル化学賞の公式発表との関係

2025年10月8日の公式発表は、受賞理由を「金属–有機構造体の開発」とし、MOFを「金属イオンが要石として働き、長い有機分子でつながれて、大きな空洞をもつ結晶になった材料」と説明しています。 設計次第で、特定の物質を捕らえて貯蔵するように作れる、化学反応を進められる、電気を通せる、とも書かれています事実［参考資料1］。

• Robson：1989年、銅イオンと、各腕の先に銅イオンに引かれる化学基をもつ四本腕の分子を組み合わせ、整った広い結晶を作りました。ダイヤモンドに無数の空洞が入ったようなもので、可能性を直ちに見抜いたものの、不安定ですぐ崩れた、とされます事実［参考資料1］
• Kitagawa と Yaghi：1992〜2003年に、それぞれ独立に画期的な発見をしました。Kitagawaは、気体が構造に出入りできることを示し、MOFが柔らかく作れると予測しました。Yaghiは、非常に安定なMOFを作り、合理的な設計で新しい望ましい性質を与えられることを示しました事実［参考資料1］
• 用途の記述：公式発表は、MOFが「砂漠の空気から水を集める、二酸化炭素を捕まえる、有毒な気体を貯蔵する、化学反応を触媒する」ことに使える、と書きます。続けて、PFASを水から分離する、環境中の微量の医薬品を分解する、CO₂を捕まえる、砂漠の空気から水を集めるなどが、人類の大きな課題の解決に寄与しうるとしています事実［参考資料1］

ノーベル賞の公式発表は、発見・開発への評価です。個々の製品の性能・安全・実用化の時期を保証するものではありません（解説）。

10. 素材技術者の視点②：実験室の結晶から、使える形へ

11. 確認できなかったこと／このシリーズの他の記事との分担

(1) 本稿の調査範囲で確認できなかったこと

• BASFなど、Atomis・Svante以外の企業のMOFの生産量・仕様・価格の公式資料は確認できませんでした未確定／将来
• Atomisの量産しているMOFの種類・収率・純度、CubiTanの材料とMOFの関係、SvanteのCALF-20の生産規模（トン数）は、公式ページで確認できませんでした
• 公式発表が挙げる有毒な気体の貯蔵、PFASの分離、医薬品の分解について、本稿では一次の論文を確認していません
• MOFの毒性・環境への放出（金属の溶出など）と、規制上の位置づけは、本稿では確認していません。個別の安全の助言もしません
• 比表面積の測定の規格（吸着法の国際規格）の番号・内容は、規格団体の公式ページで確認できなかったため記載していません
• 水回収のコスト・サイクル寿命・長期の実地データは確認できませんでした未確定／将来

(2) このシリーズの他の記事との分担

ナノ材料全般の定義・規制は「ナノ材料の定義と規制」編、MOFを含む多孔体のガス分離を含む水素関連は水素エネルギー分野の記事、薬物送達でのMOFの利用は「リポソームとナノキャリア」編で扱います。グラフェンの比表面積の計算は、本シリーズ「グラフェン」編にあります。

12. 評価・標準の読み方

初めて読むときは、「どの数字が大きいか」より先に、次の順番で比較の条件を揃えてください。以下は本記事の編集上の確認手順で、規格が定める合格値や試験条件ではありません。

① 何を測ったか

吸着量、選択性、再生エネルギー、安定性。単位と、材料・部品・完成システムのどこを測った値かを確認します。

② どの条件か

温度、圧力、混合ガス、湿度、活性化、吸脱着の繰返し。条件が異なる結果は、まず別の結果として読みます。

③ 比較で間違えやすい点

単一ガス・乾燥条件での吸着量を、実排ガスの分離性能と同じにしない

④ 規格の役割は何か

規格番号・名称・発行年・適用範囲を発行機関の資料で確認します。試験方法、安全性、相互接続、管理体制のどれを扱う規格かを分けて読みます。規格名の記載だけで、試験実施・適合・認証まで済んでいるとは判断しません。

比較を始めるためのメモ：対象／単位／測定条件／試料数とばらつき／比較対象／規格の版／確認できない点を、ひとまとまりで残しましょう。公開概要しか確認できない規格の数値条件や合格基準は、推測して補いません。

13. 用語集

14. 参考資料（一次情報）

1. The Royal Swedish Academy of Sciences 「Press release: Nobel Prize in Chemistry 2025」2025年10月8日（英語） — nobelprize.org
2. The Nobel Committee for Chemistry 「Scientific Background to the Nobel Prize in Chemistry 2025: Metal–Organic Frameworks」2025年10月8日（PDF、英語） — nobelprize.org
3. Furukawa H, Cordova KE, O’Keeffe M, Yaghi OM 「The Chemistry and Applications of Metal-Organic Frameworks」Science 2013;341:1230444（総説） — doi.org/10.1126/science.1230444
4. Yaghi OM, Li G, Li H 「Selective binding and removal of guests in a microporous metal–organic framework」Nature 1995;378:703–706 — doi.org/10.1038/378703a0
5. Kondo M, Yoshitomi T, Matsuzaka H, Kitagawa S, Seki K 「Three-Dimensional Framework with Channeling Cavities for Small Molecules: {[M2(4,4′-bpy)3(NO3)4]·xH2O}n (M = Co, Ni, Zn)」Angew Chem Int Ed Engl 1997;36:1725–1727 — doi.org/10.1002/anie.199717251
6. Li H, Eddaoudi M, O’Keeffe M, Yaghi OM 「Design and synthesis of an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework」Nature 1999;402:276–279 — doi.org/10.1038/46248
7. Chui SS-Y ほか 「A Chemically Functionalizable Nanoporous Material [Cu3(TMA)2(H2O)3]n」Science 1999;283:1148–1150 — doi.org/10.1126/science.283.5405.1148
8. Férey G ほか 「A Chromium Terephthalate-Based Solid with Unusually Large Pore Volumes and Surface Area」Science 2005;309:2040–2042 — doi.org/10.1126/science.1116275
9. Park KS ほか 「Exceptional chemical and thermal stability of zeolitic imidazolate frameworks」Proc Natl Acad Sci USA 2006;103:10186–10191 — doi.org/10.1073/pnas.0602439103
10. Cavka JH ほか 「A New Zirconium Inorganic Building Brick Forming Metal Organic Frameworks with Exceptional Stability」J Am Chem Soc 2008;130:13850–13851 — doi.org/10.1021/ja8057953
11. Walton KS, Snurr RQ 「Applicability of the BET Method for Determining Surface Areas of Microporous Metal−Organic Frameworks」J Am Chem Soc 2007;129:8552–8556 — doi.org/10.1021/ja071174k
12. Farha OK ほか 「Metal–Organic Framework Materials with Ultrahigh Surface Areas: Is the Sky the Limit?」J Am Chem Soc 2012;134:15016–15021 — doi.org/10.1021/ja3055639
13. Howarth AJ ほか 「Chemical, thermal and mechanical stabilities of metal–organic frameworks」Nat Rev Mater 2016;1:15018（総説） — doi.org/10.1038/natrevmats.2015.18
14. Lin J-B ほか 「A scalable metal-organic framework as a durable physisorbent for carbon dioxide capture」Science 2021;374:1464–1469 — doi.org/10.1126/science.abi7281
15. Kim H ほか 「Water harvesting from air with metal-organic frameworks powered by natural sunlight」Science 2017;356:430–434（要旨の紹介文を確認） — doi.org/10.1126/science.aam8743
16. Fathieh F ほか 「Practical water production from desert air」Sci Adv 2018;4:eaat3198 — doi.org/10.1126/sciadv.aat3198
17. Mondloch JE ほか 「Destruction of chemical warfare agents using metal–organic frameworks」Nat Mater 2015;14:512–516（要約を確認） — doi.org/10.1038/nmat4238
18. Asgari M ほか 「The structuring of porous reticular materials for energy applications at industrial scales」Chem Soc Rev 2025;54:4701–4744（抄録の一部を確認） — doi.org/10.1039/d5cs00166h
19. Atomis 「Technologies」技術のページ（日本語）、「量産化技術」の記述（2026年10月確認）。会社の記述 — atomis.co.jp
20. Atomis 「次世代高圧ガス容器『CubiTan』が特殊効果演出領域で導入開始」ニュースリリース、2026年9月1日（日本語） — atomis.co.jp
21. Svante Technologies 「Technology」製品・技術のページ（英語、2026年10月確認）。会社の記述 — svanteinc.com

15. 主張と出典の対応表（監査）

最終更新：2026年10月9日／出典は一次情報（Nobel Prizeの公式発表と技術背景文書、査読論文、企業の公式ページ）に限定しています。構造の整理や材料設計上の読み取りを含むため、それらは「解説」として出典付きの事実と区別しています。 他社のMOFの生産量・仕様、Atomisの量産品の詳細とCubiTanの材料、SvanteのCALF-20の生産規模、有毒ガスの貯蔵・PFAS分離・医薬品分解の一次論文、MOFの毒性・規制、吸着の規格、水回収のコストと寿命は、公開された一次情報で確認できなかったため記載していません。 企業の記述（Atomis、Svante）は会社の発表であり、第三者の検証ではありません。ノーベル賞の公式発表は発見・開発への評価で、個々の製品の性能や安全を保証するものではありません。 第3章・第8章の値は、試料・活性化・条件が異なる報告で、優劣を示すものではありません。 図はすべて説明用の概念図です。図1・図3・図5・図6はベクター作図、図2は本稿の計算を含む作図、ヒーロー画像と図4はAI生成イメージであり、いずれも実際の結晶構造・顕微鏡像・製品の実物を示すものではありません。