国立研究開発法人物質・材料研究機構（NIMS）と早稲田大学を中心とした国際共同研究チームは2022年6月3日、細孔を開けることが難しかった炭素ナノシートに無数の小さな穴を開ける手法を開発し、多孔性炭素ナノシートの合成に成功したと発表した。燃料電池や二次電池への応用が期待される。
国際共同研究チームが開発した多孔性炭素ナノシートは厚さ1.5nmの極薄二次元シートで、表面には無数の細孔があり、それらはシート中を貫通している。そのため、他の分子でシート内の細孔表面を修飾し、新たな機能を付加することも容易になる。
これまでの無孔質の二次元ナノシートは、積層すると比表面積を大幅に失うため、電気化学的な特性を活かしきれなかった。しかし、研究チームは有機金属構造体（MOF）と呼ばれる物質がナノシート状に剥離できることに着目。MOFを剥離後に炭化することによって、多孔性炭素ナノシートの合成に成功した。
MOFに含まれている窒素（N）原子を残して、窒素ドープされた多孔性炭素ナノシートを合成した後、細孔内を鉄（Fe）原子で適切に修飾すれば、多くのFe-N4活性サイトを凝集することなく、均一かつ高密度で形成できる。これは、燃料電池において、酸性下での酸素還元反応活性を高めるための重要な技術となる。
こうしたことから研究チームは、「今回の技術は将来的にエネルギー変換や貯蔵など幅広い電気化学的用途に応用できる可能性がある」としている。
研究成果は2022年5月23日、アメリカ化学会誌「Journal of the American Chemical Society」にオンライン掲載された。
