名古屋大学は、カーボンナノチューブの部分構造を持つ「カーボンナノベルト」の世界初の合成に成功したと発表した。カーボンナノチューブの構造を選択して合成できる可能性があり、実用化へ一歩進んだ。

 カーボンナノチューブは、構造の違いにより導電性、半導体特性、光応答性、強度などの性質が異なるため、軽くて曲げられるディスプレイ、省電力の超集積CPU、バッテリーや太陽電池の効率化などの様々な応用が期待されている。

 しかし、現在の製法ではさまざまな構造を持つカーボンナノチューブが同時に生成し、また単一構造のカーボンナノチューブを分離することもできなかった。これを解決するため、カーボンナノチューブの一部分であるカーボンナノベルトを正確に合成し、単一構造のカーボンナノチューブへと伸長させる方法が提案されていた。

 そこで研究グループは、始めにひずみのない環状分子を合成し、次に炭素炭素結合形成反応によって筒状構造に変換する戦略を採用した。手順としては、安価な石油成分であるパラキシレンから2種類の部品を合成し、順番に結合、環状分子を合成した。環状分子には反応性の高い臭素原子を結合させることで、ニッケルと反応させて外し、炭素炭素結合へと変換できる。こうして世界初のカーボンナノベルトが合成された。

 研究の成果であるカーボンナノベルトは、カーボンナノチューブと非常に近い構造や性質を持ち、発光材料や半導体材料として応用できる可能性があるという。また、単一構造のカーボンナノチューブの合成を実現し、新しい機能性材料の開発への道を拓くとしている。

論文情報:【Science】Synthesis of a Carbon Nanobelt

名古屋大学

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大学ジャーナルオンライン編集部

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