液晶性超分子ホストを用いたフラーレン・カーボンナノチューブの自己組織化

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フラーレンやカーボンナノチューブなどのナノ炭素材料は、様々な特異的な機能を持つことから将来のボトムアップ的デバイス構築における重要な部品として研究が行われている。ナノメートルオーダーの材料を、任意の位置および向きに配置することは、今後のデバイス構築において克服しなければならない技術課題である。そこで、本研究では有機物の持つ自己組織化能を利用したフラーレンおよびカーボンナノチューブの空間的配置について研究を行った。実際には、フラーレンとディスク状のヘキサベンゾコロネンを複合化した分子を合成した。この分子は、液晶性を示しディスク状化合物の一次元カラムに沿ってフラーレンが集積化され、新規な太陽電池用材料として検討を行った。単層カーボンナノチューブ(SWNT)は、直径1nm長さ数μmの形態を持つため、通常は糸鞠状の絡みあった状態となる。SWNTの側面へ有機物を吸着させ、有機物の液晶性を用いてSWNTの配列化について検討を行った。液晶性共役オリゴマーを合成し溶媒中で混合しSWNTの分散および液晶性について調べたところ、液晶性オリゴマーを加えることによりSWNTがネットワーク化した。さらに、ピレンを含む両親媒性化合物を合成しSWNTとの複合体を形成させ、その周りでシリカのゾルゲル重合を行ったところ一本のSWNTの周りに均一にシリカの超薄膜を形成させることに成功した。これらの検討により、有機物の自己組織化によってSWNTの空間的配置・ナノコーティングが達成され今後のナノデバイス構築における基礎技術となる。