東北大学の高坂亘准教授らの研究グループは、大阪大学などとの共同研究により磁気秩序に不利に働く局所的な電荷ゆらぎをもつ多孔性層状分子磁性体について、二酸化炭素の層内への挿入によるゆらぎの抑制により、磁気相転移温度が大幅に上がることを見いだした。

ガス吸着によるゆらぎの抑止は世界初だ。

研究グループでは、金属イオンと有機配位子の複合化によって合成される金属錯体を基にした多次元格子「金属・有機複合骨格（ＭＯＦ）」と呼ばれる分子性多孔性材料に着目。

ＭＯＦは高い構造規則性に加え、構成する金属イオンや有機物における付加的要素の高設計性、格子と空間の両方の特性を利用可能などといった利点を持つため、戦略的に多機能性磁石の開発が可能だ。このようなＭＯＦの特徴を付加して磁石を作ると、研究で報告する「多孔性分子磁石（ＭＯＦ磁石）」となる。

ＭＯＦ磁石は、その空孔内部に合成時に使用された有機溶媒や水などの「小分子」を含むが、その小分子を脱離させることも可能。その過程が可逆であることが「多孔性」の所以となっている。ＭＯＦ磁石を用いて、研究グループは酸素や二酸化炭素の吸脱着による磁石のＯＮ－ＯＦＦ制御に成功してきた。

一方「分子の持つ柔軟性」のためＭＯＦは高い構造規則性を持ちながらも、局所的には乱れた配向や不規則配向。いわゆる「構造ゆらぎ」を持つ。ＭＯＦは構成有機分子の周辺に広い空間が存在するために分子がさまざまな配向を取りやすく、構造ゆらぎが起こりやすい材料である。

研究グループは「構造と電荷、スピンの相関についての基礎学問の解明のみならず、化学センサーや化学磁気スイッチなどの化学的刺激により駆動する分子デバイスの新たな駆動原理として、今後の発展に興味がもたれる」と述べている。