東京大學,科學技術振興機構(JST)

令和3年5月25日

東京大學
科學技術振興機構(JST)

フラーレンの球面構造はどのようにしてできるのか

~3次元の分子が組み上がっていく様子を映像で捉えた~

ポイント

1985年に発見された60個の炭素原子からなる球狀分子[60]フラーレン(C60)は、その対稱的な構造の美しさに加え特異な電子物性、材料特性を有することからナノテクノロジーの象徴的材料として基礎から応用までさまざまな研究がなされている。その一方で、C60の特徴的な球狀構造がどのようにして形成するのか全く知られていなかった。今回、東京大學 大學院理學系研究科 化學専攻の中村 栄一 特別教授、原野 幸治 特任準教授、Dominik Lungerich 博士研究員(現 韓國IBS 研究教授)らの研究グループは、平面狀の炭化水素(C6030)が徐々に反応し、曲面の中間體を経ながら、最終的にC60へと変換される様子を原子分解能電子顕微鏡の映像として捉えることに成功した。これまでの手法ではC60形成の途中の過程は全く分からなかったが、本研究ではC60の生成過程を原子レベルで逐一追跡することができ、平面分子がお椀型分子になる段階、お椀型分子が球狀分子になる段階のそれぞれで一気に環化が進行することが分かった。本成果は、その形成過程が謎に包まれている多くのナノ材料の形成機構について重要な示唆を與えるだけでなく、化學反応を目で見て研究する新しい研究領域「映像分子科學」が、自然科學分野の研究と教育において大きな役割を果たすことが期待される。

本研究成果は、近日中に國際學術誌である「ACS Nano」で掲載される。

本研究成果は、科研費特別推進研究(課題番號:JP19H05459)、科學技術振興機構(JST)CREST(課題番號:JPMJCR20B2)などの支援によって実施された。本研究では、國際科學イノベーション拠點整備形成事業により導入され、東京大學 分子ライフイノベーション機構により運営されている共用機器である原子分解能透過電子顕微鏡(日本電子株式會社製JEM-ARM200F)を利用した。

<プレスリリース資料>

<論文タイトル>

“A Singular Molecule-to-Molecule Transformation on Video: The Bottom-Up Synthesis of Fullerene C60 from Truxene Derivative C60H30
DOI:10.1021/acsnano.1c02222

<お問い合わせ先>

(英文)“The birth of a subnanometer-sized soccer ball ”

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