フラーレン重合体の製造方法

• 山本 寛
• 岩田 展幸

• 学校法人日本大学

フラーレンは、炭素のみからなる一連の球状炭素化合物（Higher Fullerenes）の総称であり、１２個の５員環と１２個またはそれ以上の６員環を含んでいる。すなわち、６０個、７０個、７６個あるいは８４個等（炭素数は幾何学的に球状構造を形成し得る数から選択される。）の炭素原子が球状に結合してクラスター（分子集合体）を構成してなる球状炭素Ｃ_ｎであって、それぞれＣ_６０、Ｃ_７０、Ｃ_７６、Ｃ_８４等のように表される。

例えばＣ_６０は、図６に示すように、正二十面体の頂点を全て切り落として正五角形を出した“切頭二十面体”と呼ばれる多面体構造を有し、図７に示すように、この多面体の６０個の頂点を全て炭素原子Ｃで置換したクラスターであり、公式サッカーボール様の分子構造を有する。同様に、Ｃ_７０、Ｃ_７６、Ｃ_８４等も、いわばラグビーボール様の分子構造を有する。

このフラーレンの製造は、炭素に高エネルギー密度のレーザやプラズマなどを照射し、それと同時に、Ｈｅなどの不活性ガスで蒸発してきた炭素を吹き飛ばす方法や、ＣＶＤ技術の利用などによって行われている。こうした方法でえられる煤状の物質の中から、有機溶媒を用いることによってフラーレンは抽出される。しかし、フラーレン結晶中における分子は弱いファンデルワース力で結びついているため、通常バルク体においては分子自身の持つ高い機能や特徴的性質を有効に発現させることが難しいという問題がある。

ここで、Ｃ_６０が３次元的に共有結合した３次元Ｃ_６０重合体の合成については、例えば、高温・高圧（例えば、３００～８００°Ｃ，５ＧＰａ）での高圧重合により、Ｃ_６０の重合体が合成されることが報告されている（例えば、非特許文献１参照：Y. Iwasa, Science, 264, (1994)1570）。

また、グラファイトにハロゲン元素を加えることでブラックダイヤモンドを製造したことが報告されている（例えば、非特許文献２参照：H.Nakayama and H.Katayama-Yoshida,JPhy.Condens.Matter,15,R1077(2003))。グラファイトにハロゲン元素を加えることで、炭素原子にエネルギーの不安定化が起こり、高圧を印加したのと同様の効果が得られる。

また、紫外線照射による２次元的Ｃ_６０重合体薄膜の形成、紫外線や可視光の照射によって、Ｃ_６０やＣ_７０が新しい固相に変化する光重合について報告されている（例えば、非特許文献３参照：P.C. Eklund et al., Thin Solid Films, 257(1995) 185）。

さらに、金属添加電解重合法による薄膜の形成、具体的には、Ｃ_６０とＲｂＣｌＯ_４のＤＭＦ・Ｔｏｌｕｅｎｅ溶液を用いる電解重合によるＣ_６０粉末重合体薄膜の形成について報告されている（例えば、非特許文献４参照：H. Endo et al., Jpn. J Appl.Phys., 35(1996)L455)。

【非特許文献１】
Y. Iwasa, Science, 264, (1994)1570
【非特許文献２】
H.Nakayama and H.Katayama-Yoshida,J.phys.Condens.Matter,15,R1077(2003)
【非特許文献３】
P.C. Eklund et al., Thin Solid Films, 257(1995) 185
【非特許文献４】
H. Endo et al., Jpn. J Appl.Phys., 35(1996)L455

本発明は、フラーレン重合体の製造方法に関し、特に、３次元Ｃ_６０重合体の製造方法に関する。

• C01B  31/02      炭素の製造；精製
• C08G  83/00      グループＣ０８Ｇ２／００～Ｃ０８Ｇ８１／００に分類されない高分子化合物
• B01J  19/12      電磁波の利用

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