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

利用环加成反应合成带状纳米碳分子

• 批准号: 19J00426
• 负责人: 佐藤 弘規
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J00426/
• 关键词: カーボンナノチューブ; ヘテロ原子; 有機ラジカル; ナノカーボン分子の合成

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。

带状纳米碳分子作为合成均匀直径碳纳米管的关键分子以及独特的有机材料和超分子主体而受到全世界的关注。然而，由于其合成困难，迄今为止仅合成了有限数量的纳米碳分子。通过巧妙地将合成后期的多样化方法应用到纳米碳分子的合成方法中，该研究人员将研究各种从未合成过的纳米碳分子，目标是仅用较短的过程即可实现合成。去年，我们成功合成了世界上第一个含氮碳纳米带。迄今为止难以合成的纳米碳分子，已由大环分子一步成功合成。今年，我们成功分离出了被认为不稳定的氧化形式，并通过X射线结构分析揭示了其结构。此外，我们将结果与理论计算进行比较以预测电子状态。此外，基于基本物理性能实验的结果，我们对各种应用进行了研究。具体来说，这些包括旨在应用有机磁体的自旋测量、针对生物传感器的荧光测量、水溶性溶剂中的溶解度实验、粒径实验以及针对气体储存的气体吸附测量。有机磁体的测量表明该氧化剂是顺磁性的。我们还将其应用于近年来由于能源问题而受到关注的二次电池。特别是，我们利用碳纳米管分子和各种氮化合物通过硫燃烧合成了锂硫电池。