名大ら,カーボンナノリングの固定化・修飾法を開発

名古屋大学と九州大学は,カーボンナノリングに他の大環状分子をキーホルダーのようにぶら下げることで,カーボンナノリングの新たな固定化・修飾法を開発した(ニュースリリース)。

カーボンナノリングは,ベンゼン環注などの芳香環が環状につながった構造をもつ分子群。炭素材料であるカーボンナノチューブの最短部分構造をもち,ユニークな形に由来した特異な電子的・磁気的性質をもつことから,新たな機能性分子として応用展開している。

カーボンナノリングをさまざまな分野で応用するうえで,多くの場合,その用途を実現するための固定化や修飾(=何らかの機能を有する分子構造を付与すること)を行なう必要がある。一方で,カーボンナノリングは歪みをもつ分子であるため,一般的な共有結合を介した化学修飾が難しく,その手法は多段階の化学変換を要するものや,低効率なものに限られていた。

また,一般的にはカーボンナノリングに修飾ユニットを直接,共有結合を介して連結するため,カーボンナノリングの構造が変化し,性質を不本意に変化させてしまうという問題があった。

そこで研究グループは,カーボンナノリングが「輪っか」であるという特徴から着想を得て,キーホルダーのように修飾ユニットを「ぶら下げて固定する」ことができれば,カーボンナノリングの構造を変化させることなく修飾ユニットが導入できるのではないかと考えた。

研究グループは,Active Metal Template(AMT)法という戦略を用いてカテナン構造を形成することで,共有結合を介することなくカーボンナノリングに対し他の大環状分子を簡便に固定化させる「キーホルダー式」手法を開発した。

この手法により,カーボンナノリングの構造を変えずに様々な分子構造をつなぐことができる。また,カテナン構造を活かして金属イオンと相互作用させることにより,カーボンナノリングの示すリン光の長寿命化にも成功した。

研究グループは,カーボンナノリングの構造を変化させることなく性質を変調させることのできる画期的なものであり,カーボンナノリングを用いた機能性材料の創製につながる成果であるとしている。

また,長寿命のリン光を示す物質は,有機EL材料やアップコンバージョン材料など多様な材料に活用されていることから,今後,CPPを用いた材料科学の発展に期待がもたれるとしている。

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