東大,テラヘルツ回転周波数の分子機械を作製

東京大学の研究グループは,筒状分子と最小ダイヤモンド分子(アダマンタン)を組み合わせた小さな分子の機械「分子ベアリング」をつくり,この分子ベアリングの回転周波数が,テラヘルツ領域にあることを発見した(ニュースリリース)。

炭素原子には種類があり,代表的なものとしてはsp2炭素やsp3炭素などが知られている。sp2炭素はフラーレンやカーボンナノチューブをつくりあげる種類の炭素原子であり,ナノカーボンの基本構造として近年,開拓されてきた。

sp3炭素の代表例としてはダイヤモンドが知られているが,ごく最近,「小さいダイヤモンド」であるナノダイヤモンドが,新しいナノカーボン材料として注目を集め始めている。そこで,sp2炭素とsp3炭素を組み合わせたナノカーボン物質はどのようなものになるか,注目が集まっていた。

この「sp2炭素とsp3炭素の組み合わせのハイブリッドナノカーボン」は材料科学分野や理論科学分野での検討が始まっていたが,これまでに実験と理論で相反する結果が出てくるなど,謎多き物質となっていたという。

今回,研究グループは,「sp2炭素とsp3炭素の組み合わせのハイブリッドナノカーボン」を,分子性物質として登場させることに世界で初めて成功した。そして,組成・構造が明確な分子性物質とすることで,その基本的物性を探ることができ,その結果,「テラヘルツ領域での超高速分子回転」という異常な回転挙動が見つかった。

研究グループは,まず,「最小ダイヤモンド分子」として知られるアダマンタンを筒状分子のなかに閉じ込め「分子ベアリング」を組み立てた。そして,その固体を核磁気共鳴スペクトル(NMR)によって調べた。

その結果,内部の最小ダイヤモンド分子が超高速回転しており,高温で「慣性回転」により「テラヘルツ回転周波数」領域に至ることを見つけた。これは、分子機械の固体内回転として,回転周波数の史上最高値を記録したものとなるという。

テラヘルツ周波数は,さまざまな分野での新技術・新科学として注目されているが,研究グループは,この領域の超高速回転が,固体のなかの分子回転で実現できることが明示されたことで,さまざまなテラヘルツ分子材料の設計・合成への期待が高まるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 【解説】ダイヤモンド半導体の産業化へ、日本勢の挑戦が加速

    人工ダイヤモンドメーカーのOrbray(東京都足立区)はこのほど、世界最大級の人工ダイヤモンドメーカーであるElement Six(英国 ロンドン)との提携を発表した(ニュースリリース)。両社はウエハースケールの単結晶ダ…

    2026.06.22
  • 東北大、MEMSでダイヤモンド光デバイスの共鳴波長制御に成功

    東北大学は、超ナノ微結晶ダイヤモンド(UNCD)製フォトニック結晶とMEMSアクチュエータを集積した新しいダイヤモンド光デバイスを開発し、MEMSによる機械的変形を用いて共鳴波長を制御することに成功した(ニュースリリース…

    2026.06.18
  • 徳島大と岐阜大、420GHz超で初の100Gb/s級無線通信を実証

    徳島大学と岐阜大学工学部の研究グループは、光ファイバー接続マイクロ光コムを用いたテラヘルツ波生成と多値変調技術を組み合わせたマイクロ光コム駆動型テラヘルツ通信システムを開発した(ニュースリリース)。 次世代移動通信システ…

    2026.05.22
  • 阪大など、ナノダイヤモンドの高圧選別に成功 高感度センサーへの応用に期待 

    大阪大学、ダイセル、立命館大学は、欲しい波長で光るナノダイヤモンドだけを光の圧力(光圧)で選別することに初めて成功した(ニュースリリース)。 ダイヤモンドの色中心と呼ばれる構造が注目されている。これは透明なダイヤモンドに…

    2026.04.03
  • 東北大、三次元バルクメタマテリアルによるテラヘルツレンズを開発 

    東北大学の研究グループは、シリコン微粒子を樹脂中に分散させた三次元バルクメタマテリアルを用いて、レンズの形状を変えることなく焦点距離が制御できるテラヘルツレンズを開発した(ニュースリリース)。 テラヘルツ波は電波と光の中…

    2026.03.23

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア