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。