高次フラーレン
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2016/06/16 14:11 UTC 版)
高次フラーレン(Higher fullerenes)は、70個以上の炭素で構成されるフラーレン分子である。六角形と五角形の面が融合して籠の形を作っている。
合成
1990年、W・クレッチマーとD・R・ハフマンは、kgもの量のフラーレンを簡単に効率良く合成できる方法を開発し、フラーレンの研究が一気に進んだ。この技術では、ヘリウム中で高純度の2つのグラファイト電極の間をアーク放電させることで、炭素のすすを生成する。または、グラファイトのレーザーアブレーションか芳香族炭化水素の熱分解によってすすを生成する。フラーレンは、すすの中から多段階の過程によって抽出される。まずは、すすを適切な有機溶媒に溶かす。この段階で、最大70%のC60と15%のC70、その他のフラーレンからなる溶液ができる。これをクロマトグラフィーを用いて分離する[1]。この方法でmg量の高次フラーレンを得ることができ、また、C76、C78、C84は試薬として販売されている。
性質
分子
| 化学式 | CAS登録番号[2] | Nis[3] | 分子対称性[4][5] |
|---|---|---|---|
| C60 | 99685-96-8 | 1 | Ih |
| C70 | 115383-22-7 | 1 | D5h |
| C72 | 1 | D6h | |
| C74 | 1 | D3h | |
| C76 | 135113-15-4 | 2 | D2* |
| C78 | 136316-32-0 | 5 | D2v |
| C80 | 136316-32-0 | 7 | |
| C82 | 136316-32-0 | 9 | C2, C2v, C3v |
| C84 | 135113-16-5 | 24 | D2*, D2d |
| C86 | 135113-16-5 | 19 | |
| C88 | 135113-16-5 | 35 | |
| C90 | 135113-16-5 | 46 | |
| C3996 | 175833-78-0 |
表中で、NISは、フラーレン中で五角形の面同士は隣合わないというルールの中でありうる同位体の数を表している。対称性は、実験的に最も量の多いものを示した。*の記号は、2つ以上のキラル型で対称性を持つことを意味する。
固体
| 化学式 | 対称性 | 空間群 | No | ピアソン記号 | a (nm) | b (nm) | c (nm) | Z | ρ (g/cm3) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C76 | 単斜晶 | P21 | 4 | mP2 | 1.102 | 1.108 | 1.768 | 2 | 1.48 |
| C76 | 立方晶 | Fm3m | 225 | cF4 | 1.5475 | 1.5475 | 1.5475 | 4 | 1.64 |
| C82 | 単斜晶 | P21 | 4 | mP2 | 1.141 | 1.1355 | 1.8355 | 2 |
トルエン溶液からC76またはC84の結晶を生成すると、単斜対称となる。しかし、C76の溶媒を蒸発させると、面心立方体に変わる。単斜晶と面心立方体の相は、C60とC70でも知られている。
出典
- ^ Katz, 369–370
- ^ W. L. F. Armarego; Christina Li Lin Chai (11 May 2009). Purification of laboratory chemicals. Butterworth-Heinemann. pp. 214–. ISBN 978-1-85617-567-8 2011年12月26日閲覧。.
- ^ Manolopoulos, David E.; Fowler, Patrick W. (1991). “Structural proposals for endohedral metal-fullerene complexes”. Chemical Physics Letters 187: 1. doi:10.1016/0009-2614(91)90475-O.
- ^ Diederich, Francois; Whetten, Robert L. (1992). “Beyond C60: The higher fullerenes”. Accounts of Chemical Research 25 (3): 119. doi:10.1021/ar00015a004.
- ^ K Veera Reddy (1 January 1998). Symmetry And Spectroscopy Of Molecules. New Age International. pp. 126–. ISBN 978-81-224-1142-3 2011年12月26日閲覧。.
- ^ Kawada, H.; Fujii, Y.; Nakao, H.; Murakami, Y.; Watanuki, T.; Suematsu, H.; Kikuchi, K.; Achiba, Y. et al. (1995). “Structural aspects of C82 and C76 crystals studied by x-ray diffraction”. Physical Review B 51 (14): 8723. doi:10.1103/PhysRevB.51.8723.
関連文献
- Katz, E. A. (2006). “Fullerene Thin Films as Photovoltaic Material”. In Sōga, Tetsuo. Nanostructured materials for solar energy conversion. Elsevier. pp. 361–443. ISBN 978-0-444-52844-5.
外部リンク
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高次フラーレン
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詳細は「高次フラーレン」を参照 炭素原子の数が60個を超えているクラスターも存在する。これを高次フラーレンと呼ぶ。アーク放電法などによるC60フラーレン合成の際、これら高次フラーレンが少量ながら生成される。炭素数が70, 74, 76, 78……のものなどが単離されている。これらも全て5員環・6員環から成っており、7員環以上の環を持つフラーレンは実際には発見されていない。炭素の数がいくつになっても5員環の数は12と決まっており、6員環の数だけが増えていく（オイラーの多面体定理より）。 また、フラーレン骨格においては5員環は隣り合わせにならないという規則がある（孤立5員環則、IPR）。C60 フラーレンはIPRを満たす最小のフラーレンであり、その次が C70 となる。C62 や C68 などが発見されないのは、これらがIPRを満たし得ない炭素数だからと考えられる（ただし後述のように、内包フラーレンでは例外が存在する）。
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