Interlocking of Carbon Nanotubes by Nanoring for Structural Separation and Property Modification

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ピレン、ポルフィリン、および、それらを含む分子ピンセット、分子ノギスなどの各種ホスト分子と単層カーボンナノチューブ（SWCNTs）との錯形成定数（K）を決定することに成功した。具体的には、ピレンでは K = ~10 であったのが、モノポルフィリンではその100 倍以上に大きくなり、ピレン分子ピンセットはそれらとほぼ同じ、ポルフィリン分子ピンセットでは、それらより 10 倍以上大きい 100000 に近い値が得られた。さらにピレン分子ノギスでは、これとほぼ同じ値が得られ、ポルフィリン分子ノギスでは、ピレン分子ノギスに比べ 2 ~ 10 倍の K が得られた。以上の結果から、まず、分子の形状によるK の大小を比較すると、分子ノギス > 分子ピンセット > モノマー という序列となった。これは、ホスト分子と SWCNTs との相互作用し得る箇所が多い順であり、エンタルピーの観点から理解できる。一方、ホスト分子の構成要素を比較するとポルフィリン > ピレンとなる。ポルフィリンはピレンより大きく、より柔軟性に富むことから、ポルフィリンはピレンより、SWCNT との接触面積が広く、やはりエンタルピー的に錯体がより安定化すると考えられる。以上、ホスト分子の構造と構成要素と錯体の安定性との相関を定量的に知ることができ、今後のホスト分子の設計における指針となりえる貴重な成果が得られた。この成果は、ごく最近、学術誌 Journal of Porphyrins and Phthalocyanines に発表された。