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。

富勒烯的多价阴离子的结构和功能发展是富勒烯科学的重要主题，并且对从碱性到应用的化学，物理，应用物理学，活物质等领域引起了很多兴趣。研究人员最近发现了一种非常简单的方法，可以在富勒烯膜中形成多价阴离子。也就是说，C60合成成阳离子合成脂质膜。基于这一发现，为什么在双层膜系统中稳定形成C60多价阴离子？什么是机制？此外，我们专注于高阶富勒烯的行为是否相似，并获得了以下结果。使用两，三链和四链Quaternary铵脂质作为矩阵，制备了C60/脂质复合膜修饰的电极，并检查了C60在水溶液中C60的电子传递性能。在两链类型中，观察到了导致富勒蛋白阴离子形成的两步还原反应，在三链类型和四链类型中，观察到导致C60三角体形成的三步还原反应。与两链类型相比，三链类型和四链类型与C60阴离子具有很强的克隆相互作用，从而导致氧化还原电位的正变化，从而在水溶液系统的潜在窗口中观察到C60三角体的形成。此外，当我们研究四链类型的链长度依赖性时，C7中的第四纪铵（碳数）和C8移动了氧化还原电位中最大的正方向，并且在C6处未观察到电子转移。基于这些结果，估计了C60多价阴离子形成的机理。另一方面，使用高阶Fullerene C84进行了与C60类似的实验，并获得了有趣的结果，即在膜系统中可以实现C84的四方形成，并提出了这种机制。