名城大学理工学部の丸山隆浩教授と趙新洛特任教授の研究グループは、直径0.8nm以下の単層カーボンナノチューブ（SWCNT）内に、炭素原子が一次元状に連なった「カーボンチェーン」を高収率で合成することに世界で初めて成功しました。カーボンチェーンは、理論上「最も硬い物質」とされ、電気的特性にも優れることから、次世代の材料やデバイスへの応用が期待されています。本研究成果は国際学術誌「Chemical Physics Letters」に掲載されました。
カーボンチェーンは単独で大気中に安定して存在することが難しいため、SWCNTの内部に内包させることで安定化を図る研究が進められてきました。特に直径0.7〜0.8nm程度のSWCNTは、カーボンチェーンを最も安定な位置に保持できるとされていましたが、これまで高収率での合成は直径1.0nm以上のSWCNTに限られていました。
今回、研究チームは炭素原子が直線状につながった水素末端ポリイン分子を前駆体として利用し、その濃度を制御することで、直径0.8nm以下のSWCNT内部に効率的にカーボンチェーンを生成させることに成功しました。分析の結果、カーボンチェーンがSWCNT中心に安定した状態で存在することが確認され、従来の課題を克服する画期的な成果といえます。
本成果により、カーボンチェーンの持つ超高強度やユニークな電子特性を実用化につなげる研究が加速すると期待されています。将来的には、次世代エレクトロニクス材料や超軽量構造材など、多様な産業分野での応用が見込まれます。
詳しくは名城大学まで。
レポート／DXマガジン編集部
