ポリアセチレン

ポリアセチレン（polyacetylene）は、アセチレンを基本単位とする共役系高分子です。この物質は、共役ポリエン構造を持ち、ヨウ素などの電子受容体を添加（ドーピング）することで、金属に匹敵するほどの高い電気伝導性を示すことが知られています。

ポリアセチレンの特性

ポリアセチレンは、炭素原子と水素原子が交互に結合した、最もシンプルな一次元共役系高分子であり、化学式では(CH)nと表されます。ポリエン化合物は、その特異な電気的性質が理論的に予測されていましたが、初期に合成されたポリエンは共役数が短く、電気伝導度は高かったものの、特筆すべき電気的特性は確認されませんでした。

研究の歴史

1958年、ジュリオ・ナッタらは、チーグラー・ナッタ触媒を用いてアセチレンを重合させ、共役数の長いポリエン化合物、すなわちポリアセチレンの合成に成功しました。この時得られたポリアセチレンは、黒色の不溶性粉末でした。その後、旗野らの研究によって、ポリアセチレンが電気を通す有機半導体であることが明らかになりました。しかし、このポリアセチレンは不溶性で、分子量を測定することが難しく、期待された電気的・光学的性質も十分に調べることができませんでした。

1967年、東京工業大学の池田研究室に在籍していた留学生の邊衡直（ピョン・ヒョンチク）は、ポリアセチレンのシス型とトランス型の異性体の割合を調整する目的で研究を行っていました。実験中に、触媒の濃度を誤って1000倍にしたところ、トランス型のポリアセチレンのみを含む薄膜が生成されました。さらに、温度を調整することで、シス型のポリアセチレンのみを含む薄膜の作成にも成功しました。その後、白川英樹らは、より高濃度のチーグラー・ナッタ触媒を用いたアセチレンの重合により、薄膜状のポリアセチレンを得ることに成功しました。

1977年、白川らはポリアセチレンに電子受容体や電子供与体をドーピングすることで、電気伝導度が飛躍的に向上し、金属に匹敵するほどの値（102 S/cm）を示すことを発見しました。この発見により、ポリアセチレンは導電性高分子としての可能性を大きく広げました。

ポリアセチレンの課題

ポリアセチレンは、空気中の水分などと反応して導電性を失いやすいという欠点があります。そのため、現在では、この欠点を改良したポリアセンやポリピロールといった導電性高分子が実用化され、携帯電話の電池などに利用されています。

関連情報

• - 導電性高分子

参考文献

• - 電気を通すプラスチック - 白川英樹博士ノーベル化学賞受賞記念特集 -
• - 学際領域における導電性ポリマーの研究とノーベル化学賞[PDF]

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