Study on chemical reactions in single-walled carbon nanotube hollow cores for prebiotic synthesis of organic molecules

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20946
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: KAWASAKI SHINJI 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40241294)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: カーボンナノチューブ / 内包 / 初期地球 / 生物有機物 / 擬高圧効果

Outline of Final Research Achievements

We found some phenomena in the course of this investigation, although we could not prepare primitive organic molecules from inorganic molecules encapsulated in single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) that was the original purpose of the investigation. Firstly, we prepared sulfur molecules encapsulated in SWCNTs (S@SWCNTs). It was shown by Raman spectroscopic measurements that the molecular structure of the encapsulated sulfur moles is different from that of bulk sulfur powder sample and is dependent on the diameter of the host SWCNTs. We also prepared iron sulfide molecules encapsulated in SWCNTs (FeSx@SWCNTs) from S@SWCNTs. We found that some unidentified reduction products are formed by an electrochemical reduction of carbon dioxides in FeSx@SWCNTs.

Free Research Field

炭素材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

単層カーボンナノチューブ（SWCNT）のチューブ内に挿入された硫黄分子がチューブ径により異なる分子構造をとることを実験的に明らかにした。このことは、ナノメートルサイズの直径の筒状構造の空間のもつ特異性を示すものであり、学術的な意義がある。また、この特異な空間で二酸化炭素の電気化学還元実験を行うことができることを示し、かつその還元生成物の分析を実施できたことは実験の幅を広げる意味で有意義な成果である。さらに、こうした実験を通して初期地球の生命有機物の生成に関して議論できることを示したことは今後の研究の進展につながる意義深い試みである。