フラーレン

フラーレンの概要

フラーレンは、完全に閉じた殻の形を持つ炭素原子の集まりで、主に数十個の原子から構成されています。最初に発見されたのはC60と呼ばれるフラーレンで、これは60個の炭素原子からなるサッカーボールのような形状を持っています。この名称は、建築家バックミンスター・フラーのジオデシック・ドームにちなんで名付けられました。ダイヤモンドやグラファイトとは異なり、フラーレンは特定の数の炭素原子で形成された同素体です。

歴史

C60フラーレンが1985年に初めて発見されたとき、その存在自体は1965年から予測されていました。北海道大学の大澤映二は1970年に「コランニュレン」という物質の構造がサッカーボールに似ている点を指摘しましたが、当時の知識は日本語の文献に限られました。その年、R. W. HensonもC60の構造モデルを提案したものの、現実的な存在とは認識されませんでした。1973年にはロシアで量子化学的分析が行われましたが、それも学界には受け入れられませんでした。5年後、ハロルド・クロトーらによってC60の実在が確認され、彼らは1996年にノーベル化学賞を受賞しました。

フラーレンの構造と特性

C60フラーレンは、切頂二十面体の形状をしており、直径は約7.1Åです。この分子は、安定した構造を持ち、数々の特性を示します。特に、常温においてその炭素原子は活発に回転し、低温ではその回転が著しく遅くなるという特性があります。さらに、フラーレンは互いに結合して新たな構造を形成することも可能で、超伝導特性を持つ場合もあります。

高次フラーレンと低次フラーレン

炭素原子が60個を超えるフラーレンは高次フラーレンと呼ばれ、70、74、76、78など様々な型が存在します。逆に、60個未満では安定したフラーレンはほとんど存在しません。

合成法

フラーレンの合成法は多岐にわたります。一つは真空中でのグラファイトにレーザーを照射する方法で、これにより極小量のフラーレンが得られました。1990年頃からは、アーク放電法が開発され、大量のフラーレン合成が実現しました。さらに、独自の前駆体を使ってフラーレンを合成する新たな方法も確立されてきています。

フラーレンの応用例

フラーレンは多様な分野での応用が期待されています。医療分野では、HIVの特効薬や遺伝子治療に関する研究が進んでいます。抗HIV作用を持つフラーレン誘導体も臨床試験されています。また、美容分野では、フラーレンが含まれた製品が活性酸素を除去し、老化を防ぐ効果があるとされています。

材料科学とナノテクノロジー

フラーレンは電子材料や潤滑剤としても注目されています。特に、ナノチューブやハイパーダイヤモンドといった新たな材料にも応用が進んでいます。昨今、C60を利用した潤滑剤の研究が進んでおり、摩擦の低減が期待されています。

まとめ

フラーレンは、その独特な形状と特性から、さまざまな科学領域での新しい発展が期待されています。また、今後の研究によってさらなる応用が模索されることでしょう。

もう一度検索