有限長ユニットの重合による一義構造単層カーボンナノチューブのボトムアップ化学合成

• Project/Area Number: 15K05410
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Organic chemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 一杉 俊平 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (20632136)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: カーボンナノチューブ / ボトムアップ合成 / ナノカーボン / フラーレン / ピーポッド / 超分子

Outline of Annual Research Achievements

本申請課題は，申請者らがこれまでに合成を達成している有限長ナノチューブ分子を構築単位として線形に集積することにより，長鎖カーボンナノチューブの初めてのボトムアップ化学合成を目指すものである．化学合成を用いることにより，構造が一義的に定まったカーボンナノチューブが構築可能であると考えられる．また，これに加え，合成手法を検討することにより，より複雑な構造を持つカーボンナノチューブの合成を目指す．さらに，得られたナノチューブの物性を評価し，合成した新たな物質群の機能性を探索し，材料科学への展開の基盤を作る．
研究２年目の本年は，構築単位としての官能基を有する有限長カーボンナノチューブ分子の大量合成法の検討と，構築単位を用いたチューブ方向への伸長反応を試みた．種々検討を行ったものの，構築単位の合成法の十分な効率化に至らず，伸長反応による生成物の分析や反応効率の議論が可能なデータの収集に至っていない．反応検討や分析のためには構築単位の合成効率向上が必要である．
また，本課題に関連する研究成果として，欠損構造をもつ，より複雑なナノカーボン類の構築単位となりうるチューブ状分子の合成を達成した．既存のトップダウン的は合成手法では，欠損構造をコントロールしたカーボンナノチューブを作り出すことは不可能である．この分子の合成は理論研究から材料としての有望性が予測されているものの，実際の合成は困難とされている周期的欠損構造を有するカーボンナノチューブの合成につながる成果であると考えられる．

Research Products

• [Journal Article] Modulation of Energy Conversion Processes in Carbonaceous Molecular Bearings (2015)
  • Author(s): Shunpei Hitosugi, Kei Ohkubo, Yuki Kawashima, Taisuke Matsuno, Sho Kamata, Kosuke Nakamura, Hirohiko Kono, Sota Sato, Shunichi Fukuzumi, Hiroyuki Isobe
  • Journal Title: Chemistry - An Asian Journal Volume: 10 Issue: 11 Pages: 2404-2410
  • DOI: 10.1002/asia.201500673
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ナノカーボン分子ベアリングのエネルギー転換過程の調整 (2015)
  • Author(s): 一杉俊平，大久保 敬，川島雄樹，松野太輔，鎌田翔，中村公亮，河野裕彦，佐藤宗太，福住俊一，磯部寛之
  • Organizer: 第26回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 愛媛県・松山市
  • Year and Date: 2015-09-24