環化付加反応を用いたベルト状ナノカーボン分子の合成

点击翻译按钮获取中文摘要

ベルト状ナノカーボン分子は均一径のカーボンナノチューブ合成の鍵分子として、また特異な有機材料や超分子ホストとして世界的に注目されている。しかし、その合成の難しさからこれまでに合成達成されたナノカーボン分子は非常に限られてた。本研究者は、合成後期過程での多様化法をうまくナノカーボン分子の合成法に適用することにより、これまでに合成がされたことのない合成困難な種々のナノカーボン分子を短工程の検討のみで合成達成することを目指す。前年度では世界初の窒素含有カーボンナノベルトの合成に成功した。これまで合成が困難であったナノカーボン分子を、大環状分子から１ステップで合成に成功した。今年度は、その不安定であると考えられていた酸化体を単離し、X線構造解析によって構造を明らかにすることに成功した。くわえて、理論計算と照らし合わせて電子状態の予測も行った。また、基礎物性実験の結果に基づき、様々な応用に向けて研究をおこなった。具体的には有機磁石の応用を目指したスピン測定、バイオセンサを目指した蛍光測定や水溶性溶媒への溶解度の実験および粒子サイズの実験、気体の貯蔵を目指したガス吸着測定などである。有機磁石の測定では、酸化体が常磁性であることを明らかにした。また、近年エネルギー問題から注目されている二次電池への応用も行った。特に硫黄をもちいて燃焼させた、リチウムー硫黄電池の合成を、カーボンナノチューブ分子の他様々な窒素化合物を用いて行った。