カーボンナノチューブの内部空間を利用したダイヤモンドナノワイヤーの創製とその評価

本研究では，カーボンナノチューブをナノリアクター（鋳型）に利用し，新奇１次元ナノダイヤモンド「ダイヤモンドナノワイヤー」の合成研究を進めてきた。ダイヤモンドの部分骨格をもつ「ダイヤモンドイド分子」の誘導体をカーボンナノチューブの内部に内包させ，重合させることで新奇ナノダイヤモンドの合成に成功した。以下，その詳細を述べる。sp2炭素で構成されるナノカーボンにはフラーレンやカーボンナノチューブ，グラフェンなど，０～２次元の多様な形態が見られ，いずれもナノカーボン研究の主流として活発に研究されている。一方，sp3炭素からなるナノカーボン（ナノダイヤモンド）は多様性に乏しく，研究も発展途上にある。特に１次元構造をもつナノダイヤモンドは構造制御が難しく，その合成はほとんど報告されていない。１次元ナノダイヤモンドは強度や熱伝導特性に興味がもたれており，ナノダイヤモンド研究の起爆剤になる可能性を秘めている。今回われわれは，カーボンナノチューブを鋳型にした独自のアプローチで１次元ナノダイヤモンドの合成に取り組んだ。カーボンナノチューブを鋳型にすることで反応を一方向に制限することができる。カーボンナノチューブの中で，官能基化されたダイヤモンドイド分子（ダイヤモンドの部分骨格をもつ分子）を重合させ，直径わずか 2 nm 以下のダイヤモンドナノワイヤーを世界に先駆けて合成した。本年度は電子顕微鏡を駆使し，その詳細な構造解析と生成機構の解明を達成した。なお，本成果は Angewandte Chemie誌に発表され、掲載号の表紙を飾った。査読者からの評価も高く，掲載号の“Hot Paper”（上位 10%）に選ばれた。また国内外の10を超えるメディアで取り上げられ，大きな反響を呼ぶことになった。

本研究では，カーボンナノチューブをナノリアクター（鋳型）に利用し，新奇１次元ナノダイヤモンド「ダイヤモンドナノワイヤー」の合成研究を進めてきた。ダイヤモンドの部分骨格をもつ「ダイヤモンドイド分子」の誘導体をカーボンナノチューブの内部に内包させ，重合させることで新奇ナノダイヤモンドの合成に成功した。以下，その詳細を述べる。sp2炭素で構成されるナノカーボンにはフラーレンやカーボンナノチューブ，グラフェンなど，０～２次元の多様な形態が見られ，いずれもナノカーボン研究の主流として活発に研究されている。一方，sp3炭素からなるナノカーボン（ナノダイヤモンド）は多様性に乏しく，研究も発展途上にある。特に１次元構造をもつナノダイヤモンドは構造制御が難しく，その合成はほとんど報告されていない。１次元ナノダイヤモンドは強度や熱伝導特性に興味がもたれており，ナノダイヤモンド研究の起爆剤になる可能性を秘めている。今回われわれは，カーボンナノチューブを鋳型にした独自のアプローチで１次元ナノダイヤモンドの合成に取り組んだ。カーボンナノチューブを鋳型にすることで反応を一方向に制限することができる。カーボンナノチューブの中で，官能基化されたダイヤモンドイド分子（ダイヤモンドの部分骨格をもつ分子）を重合させ，直径わずか 2 nm 以下のダイヤモンドナノワイヤーを世界に先駆けて合成した。本年度は電子顕微鏡を駆使し，その詳細な構造解析と生成機構の解明を達成した。なお，本成果は Angewandte Chemie誌に発表され、掲載号の表紙を飾った。査読者からの評価も高く，掲載号の“Hot Paper”（上位 10%）に選ばれた。また国内外の10を超えるメディアで取り上げられ，大きな反響を呼ぶことになった。