二分子膜フィルム系でのフラーレンファミリーの多価アニオン形成と新機能開発

双层膜体系中富勒烯族多价阴离子的形成及新功能的开发

基本信息

批准号：
11875207
负责人：
中嶋直敏
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagasaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

フラーレン類の多価アニオンの構造と機能開発は、フラーレン科学の重要なテーマであり、基礎から応用にわたり化学、物理、応用物理、生物等の領域において多くの関心を集めている。本研究者は、ごく最近フラーレンフィルムの多価アニオンを形成させる極めてシンプルな手法を発見した。すなわち、C60をカチオン型合成脂質フィルムにコンポジットさせることである。ここではこの発見に基ずき、二分子膜フィルム系で、なぜC60多価アニオンが安定に形成されるのか。そのメカニズムは何か。また、高次フラーレンも同様の挙動を示すのかに焦点を当て研究を行い以下の成果を得た。二鎖型、三鎖型、および四鎖型の4級アンモニウム脂質をマトリックスとして、C60/脂質コンポジットフィルム修飾電極を作製し、水溶液中でのC60の電子移動特性を調べた。二鎖型ではフラーレンジアニオン形成に至る2段階還元反応が、また、三鎖型、および四鎖型では、C60トリアニオン形成に至る3段階還元反応が観測された。二鎖型に比べ、三鎖型、四鎖型では、C60アニオンとの強いクローン相互作用のため、酸化還元電位の正方向へのシフトが生じ、結果として、C60トリアニオン形成が水溶液系での電位窓で観測される。また、四鎖型の鎖長依存性を調べたところ、C7(カーボン数),C8の4級アンモニウムが酸化還元電位の正方向へのシフトが最も大きく、C6では、電子移動はまったく認められなかった。これらの結果を基に、C60多価アニオン形成のメカニズムを推定した。一方、高次フラーレンC84を用いて、上記のC60と同様の実験を行い、フィルム系でC84のテトラアニオン形成が可能であるという興味ある成果を得、このメカニズムを提案した。

富勒烯多价阴离子的结构和功能的发展是富勒烯科学的一个重要主题，从基础到应用，引起了化学、物理、应用物理、生物学等领域的广泛兴趣。研究人员最近发现了一种在富勒烯薄膜中形成多价阴离子的极其简单的方法。即，C60被复合成阳离子合成脂质膜。基于这一发现，我们将讨论为什么C60多价阴离子能够在双层膜体系中稳定形成。机制是什么？我们还针对高阶富勒烯是否表现出类似的行为进行了研究，并获得了以下结果。以二链、三链和四链季铵脂质为基体制备了C60/脂质复合膜修饰电极，并研究了C60在水溶液中的电子传递性能。在双链型中，观察到导致形成富勒烯二阴离子的两步还原反应，在三链和四链型中，观察到导致形成C60三阴离子的三步还原反应被观察到。与二链型相比，在三链型和四链型中，由于与C60阴离子的强克隆相互作用，氧化还原电位向正方向移动，因此，通过窗口观察到C60三阴离子的形成。此外，当我们研究四链类型的链长依赖性时，我们发现C7（碳数）和C8处的季铵氧化还原电位具有最大的正移，而在C6处没有观察到电子转移。。基于这些结果，我们推断了C60多价阴离子形成的机制。另一方面，我们使用高阶富勒烯C84进行了与C60类似的实验，得到了C84四阴离子可以在薄膜体系中形成的有趣结果，并提出了这一机制。