世界初 室温における炭素二原子分子(C2)の化学合成

新たな化学結合論と宇宙における炭素資源の起源

2020-05-01 東京大学,信州大学,理化学研究所,科学技術振興機構

ポイント

• 高温・高エネルギーが必要不可欠と考えられてきたC₂を常温常圧で初めて化学合成することに成功しました。
• 実験化学者と理論化学者間で論争となっていたC₂の化学結合について、電荷シフト結合を含む4つの結合が存在することを初めて実証しました。
• C₂が常温常圧下において自然と重合し、炭素ナノ材料(フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン)が合成されることを発見しました。

東京大学 大学院薬学系研究科の宮本 和範　准教授、内山 真伸　教授(信州大学 先鋭材料研究所　教授(クロスアポイント)、理化学研究所 開拓研究本部　主任研究員(兼務)、JST CREST)らの共同研究グループは、発見から約一世紀経過した現在でも基本性質さえ謎に包まれたままであった炭素二原子分子(C₂)を初めて化学合成することに成功し、その特異な化学結合(一重項ビラジカル性を有する四重結合性)を実験により明らかにしました。さらに、本手法によって発生させたC₂から炭素ナノ材料(C₆₀、カーボンナノチューブ、グラフェンが自然形成することを発見しました。

本研究成果は、化学の根幹をなす化学結合論を見直し、宇宙や地球における炭素資源の起源に迫る成果です。また今後は、C₆₀、カーボンナノチューブ、グラフェンといったナノカーボン生成メカニズムの研究や、C₂を分子材料とするさまざまな炭素材料研究への応用も期待されます。

本成果は2020年5月1日(英国夏時間)、国際科学誌「Nature Communications」オンライン版に掲載されます。

本研究は、JST 戦略的創造研究推進事業 CREST「電子移動制御による連続脱水縮合反応(研究代表者:千葉 一裕)」による支援を受けて行われました。

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