名大，電極基板上にフラーレンを任意に整列

名古屋大学の研究グループは，フラーレンの一種であるサッカーボール分子C₆₀を電極基板の上に思い通りに整列させることに成功した（ニュースリリース）。

化学反応などにより，サッカーボール分子C₆₀一つ一つに情報を持たせることができれば，C₆₀分子を素子とした，全く新しい単分子メモリーや分子デバイスを創り出すことができる。そのためには，それぞれのC₆₀分子にどのような情報を持たせたかが分かるように，電極基板の上で番地を付けられるようにC₆₀分子を整列させる必要があり，いくつかの解決するべき課題がある。

1つ目は，電極基板の上でC₆₀分子をナノメートルのスケールで思い通りに整列させること，2つ目は，高い温度下や空気中でも，C₆₀分子が動き回らずに整列した構造を保つこと，3つ目は，電極基板とC₆₀分子の間で電子のやりとりができること。

ナノテクノロジーによって規則正しく並ぶように分子を設計して作ると，自己集合により分子が自然に集まり，目的の組織構造に分子集合体が組み上がる。研究グループは独自に開発した大環状分子を電極基板上で自己集合させることで分子シートを形成し，規則正しく並んだ「分子の落とし穴」を形成した。

また，あらかじめ大環状分子の分子設計に組み込んでおいた分子間相互作用（CH-π相互作用）により，その落とし穴一つ一つにC₆₀分子を補足することに成功し，上記の課題を解決した。

C₆₀分子が大環状分子の配列の上できれいに4nmずつの間隔で整列している様子は，走査型トンネル顕微鏡を用いて観察できた。規則正しく分子を整列させることは，分子に番地を付けられることになり，個々のC₆₀分子を分子素子として用いた分子デバイスを作る上で重要な要素となる。

一方，C₆₀分子は，大環状分子と化学結合により結びついていないので，溶媒や熱によりC₆₀分子が溶け出したり，動き回る可能性がある。よって個々の分子に情報を持たせるためには，このようなC₆₀分子の拡散を防ぐ必要がある。

研究で開発した大環状分子による落とし穴は，極めて安定にC₆₀分子を補足しているため，200℃に加熱しても整列構造が維持されたという。さらに，超高真空下でも，空気中でも安定に扱うことができる。

また，走査型トンネル顕微鏡出の観察が可能なことは，下地の電極基板とC₆₀分子の間で電子のやりとりをすることができることを表しており，一分子ごとの選択的な反応へ結びつけることができる。

これらの特徴から研究グループはこの成果が，単分子メモリーや分子デバイス，太陽電池，センサー，ナノ触媒などの多様な応用研究に期待できるとしている。