有限長ユニットの重合による一義構造単層カーボンナノチューブのボトムアップ化学合成

通过有限长度单元聚合自下而上化学合成独特结构的单壁碳纳米管

• 批准号: 15K05410
• 负责人: 一杉 俊平
• 金额: $ 3.16万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15K05410/
• 关键词: カーボンナノチューブ; ボトムアップ合成; ナノカーボン; フラーレン; ピーポッド; 超分子

本申請課題は，申請者らがこれまでに合成を達成している有限長ナノチューブ分子を構築単位として線形に集積することにより，長鎖カーボンナノチューブの初めてのボトムアップ化学合成を目指すものである．化学合成を用いることにより，構造が一義的に定まったカーボンナノチューブが構築可能であると考えられる．また，これに加え，合成手法を検討することにより，より複雑な構造を持つカーボンナノチューブの合成を目指す．さらに，得られたナノチューブの物性を評価し，合成した新たな物質群の機能性を探索し，材料科学への展開の基盤を作る．研究２年目の本年は，構築単位としての官能基を有する有限長カーボンナノチューブ分子の大量合成法の検討と，構築単位を用いたチューブ方向への伸長反応を試みた．種々検討を行ったものの，構築単位の合成法の十分な効率化に至らず，伸長反応による生成物の分析や反応効率の議論が可能なデータの収集に至っていない．反応検討や分析のためには構築単位の合成効率向上が必要である．また，本課題に関連する研究成果として，欠損構造をもつ，より複雑なナノカーボン類の構築単位となりうるチューブ状分子の合成を達成した．既存のトップダウン的は合成手法では，欠損構造をコントロールしたカーボンナノチューブを作り出すことは不可能である．この分子の合成は理論研究から材料としての有望性が予測されているものの，実際の合成は困難とされている周期的欠損構造を有するカーボンナノチューブの合成につながる成果であると考えられる．

本申请旨在通过线性组装申请人先前合成的有限长度纳米管分子作为构建单元，实现长链碳纳米管的首次自下而上化学合成。人们认为，通过化学合成，可以构建具有独特结构的碳纳米管。除此之外，我们的目标是通过研究合成方法来合成具有更复杂结构的碳纳米管。此外，我们将评估所获得的纳米管的物理性质，探索新型合成材料的功能，并为材料科学的发展奠定基础。今年，即我们研究的第二年，我们研究了一种以官能团为构建单元的有限长度碳纳米管分子的质量合成方法，并尝试使用构建单元在管方向上进行伸长反应。尽管进行了各种研究，我们仍无法充分提高构建单元的合成方法的效率，也无法收集使我们能够分析延伸反应产物或讨论反应效率的数据。对于反应研究和分析，需要提高构建单元的合成效率。此外，作为与该主题相关的研究成果，我们实现了具有缺陷结构的管状分子的合成，该分子可以作为更复杂的纳米碳的构建块。使用现有的自上而下的合成方法不可能制造具有受控缺陷结构的碳纳米管。尽管基于理论研究，该分子的合成被预测作为一种有前途的材料，但它被认为是一项成就，将导致合成具有周期性缺陷结构的碳纳米管，而这种结构在实践中很难合成。

项目成果

Modulation of Energy Conversion Processes in Carbonaceous Molecular Bearings

• DOI: 10.1002/asia.201500673
• 发表时间: 2015-11-01
• 期刊: CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL
• 影响因子: 4.1
• 作者: Hitosugi, Shunpei;Ohkubo, Kei;Isobe, Hiroyuki
• 通讯作者: Isobe, Hiroyuki

ナノカーボン分子ベアリングのエネルギー転換過程の調整

调整纳米碳分子轴承的能量转换过程

• 发表时间: 2015
• 作者: Shunpei Hitosugi;Kei Ohkubo;Yuki Kawashima;Taisuke Matsuno;Sho Kamata;Kosuke Nakamura;Hirohiko Kono;Sota Sato;Shunichi Fukuzumi;Hiroyuki Isobe;一杉俊平，大久保 敬，川島雄樹，松野太輔，鎌田翔，中村公亮，河野裕彦，佐藤宗太，福住俊一，磯部寛之
• 通讯作者: 一杉俊平，大久保 敬，川島雄樹，松野太輔，鎌田翔，中村公亮，河野裕彦，佐藤宗太，福住俊一，磯部寛之