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2015 年度 実施状況報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 15K05410
研究機関東北大学

研究代表者

一杉 俊平  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20632136)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードカーボンナノチューブ / フラーレン / ピーポッド / 超分子
研究実績の概要

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.
研究初年度の本年は構築単位となる官能基を有するカーボンナノチューブ分子の合成に取り組んだ.伸長の足がかりとなるハロゲンを導入した環状分子の合成を達成したものの,さらなる誘導化を行うにはその収率の低さが問題となっている.今後合成経路の最適化を図り,構築単位となる分子の大量合成の手法を模索する.
また,本課題に関連する研究として,有限長カーボンナノチューブとフラーレンからなる包摂錯体の電子移動過程の詳細な解析を行った.この中で様々な種類の外部カーボンナノチューブや内部フラーレンの検討を行い,その組み合わせにより電子移動過程を調整する事が可能である事を見出した.また,これらの系統的な検討により,有限長カーボンナノチューブとフラーレンの電子移動過程における動的パラメータを得る事に成功した.この値から,この系において外部ナノチューブと内部フラーレン間に超分子としては極めて大きな電子相関が存在する事を明らかにした.これは,本課題において長鎖一義構造カーボンナノチューブの機能性探索を行う上での一つの指針を与える成果である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

構築単位の合成に関しては発表できるほどの成果を得られていないが,最終的な物性評価の指針を与えるフラーレンとの包摂錯体の電子移動に関する重要な知見を得た.総じて概ね計画に即した進捗状況といえる.

今後の研究の推進方策

今後は構築単位の大量合成を可能とする手法の開発を,分子の設計も視野に入れて行っていく.また,今後の物性評価の指針となる基礎的な知見に関しては既存の有限長カーボンナノチューブ分子を用いた各種物性解析を通して検討していく予定である.

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Modulation of Energy Conversion Processes in Carbonaceous Molecular Bearings2015

    • 著者名/発表者名
      Shunpei Hitosugi, Kei Ohkubo, Yuki Kawashima, Taisuke Matsuno, Sho Kamata, Kosuke Nakamura, Hirohiko Kono, Sota Sato, Shunichi Fukuzumi, Hiroyuki Isobe
    • 雑誌名

      Chemistry - An Asian Journal

      巻: 10 ページ: 2404-2410

    • DOI

      10.1002/asia.201500673

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第26回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛県・松山市
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-24

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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