燃える炎の中で成長するカーボンナノチューブ 研究活動 | 研究／産学官連携

燃え 炎 中 成長 ボン ノチュ

子理論 計算 ボン ノチュ 成長 炭化水素 燃焼 起こ 過程 類似 性 あ こ 初 見出 た

古 屋 大 学 ン 生 命 分 子 研 究 所_(WPI-ITbM) Stephan Irle^{教 授 京 都 大}

学 米国 Oak Ridge National Lab (ORNL) ^{中国 研究機関 研究者 共 研究}

ボン ノチュ 成長 炭化水素 燃焼 類似性 あ こ 子理論 用いたコン ュ タ ュ ョン 見出 た 本研究成果 米国炭素協会

科学会 _Carbon( ボン₎ ン ン速報 公開さ た 今回 研究 今

制御 難 た ボン ノチュ 合成 び炭化水素 燃焼 へ

理解 深 こ 貢献 思わ

ボン ノチュ 円柱型 ノ構造 持 分子 ₍ ノ_{= 10E}^-9 た ₁

/ 1,000,000,000 ) ^{そ 特異的 物性 び化学的 性質}

光工学 び物質科学 分 応用 期 さ い こ ボン ノチュ 高温 不活性 存在 炭化水素 遷移金属触媒 反応させ 化学蒸着法

(CVD^法) ^{用い 合成さ た} CVD ^{生成 ボン ノチ}

ュ そ 直 や側面 構造 制御 い いう問題 い 今回 _Irle教 授 チ ン分子_(C2H2 炭素 炭素 間 結合 あ 分子₎ 用い ボン ノ チュ 成長 コン ュ タ ュ ョン 解析 た 図

図_1. ボン ノチュ 合成

Irle^{教授 鉄}(Fe38) ^{粒子 チ ン分子 用い ボン ノチュ 生成}

反応 コン ュ タ ュ ョン た こ 研究 炭化水素 完全

炭素原子 分解さ た後 ボン ノチュ 形成さ 報告さ い た 私 たち ュ ョン 主 チ ン 士 結合 炭素原子へ 分解 共

ボン ノチュ 合成過程 起こ い こ 分 た た こ 炭

素燃料 燃焼 く見 水素 引 抜 チ ン付加 似 い こ 示唆さ _Irle教授 語 い

一般 燃焼 炭化水素 水素 引 抜 生成 た チ ン付加 繰 返 起こ こ 煤 多環芳香族炭化水素 ベン ン環 ₂ 以

化 合 物 生 成 い 考 え い 非 常 反 応 性 高 い チ ン (C2H )^{中間体 的 生成さ 多環芳香族炭化水素 成長 促 生成}

ボン ノチュ 生成 過程 様 中間体 確 さ チ ン 触媒 働い い さ 興味深いこ 水素 多く含 炭化水素 ボン ノチュ 以外 副生成物 生成 た 水素 少 い炭化水素 ボン ノチュ 生成

いうこ 今回 ュ ョン 明 た 図

図_2. ボン ノチュ 合成機構

Irle^{教授 こ 研究} 2000^{年 始 長い ュ ョン時間 大 課}

題 あ た 炭素 水素 比較的 強く結合 た 全 分子 ュ ョン 非常 難 いこ た 早い計算方法 確立 こ 水素原子 計算 入 今回初 ボン ノチュ 合成 炭化水素 燃焼過程 類似性 見出 こ

た 今回 成果 面白い点 今 全く異 考え いた燃焼 ボ ン ノチュ 生成 いう₂ 共通点 見 出 こ た いうこ

私たち 研究 ボン ノチュ 合成 び 生成 制御 新

い要素₍水素 調整 ₎ 提案 こ た 今後 更 早い計算 開発

こ ボン ノチュ 合成 び化石燃料 燃焼 深く理解

た 可能性 模索 い たい _Irle教授 考え い 論文情報

“Quantum chemical simulations reveal acetylene-based growth mechanisms in the chemical vapor deposition synthesis of carbon nanotubes” by Ying Wang, Xingfa Gao, Hu-Jun Qian, Yasuhito Ohta, Xiaona Wu, Gyula Eres, Keiji Morokuma, Stephan Irle

C₂H₂ C_xH_y + C_x’H_y’

ーボンナノチューブ

H-poor C_xH_y H-rich C_xH_y

H ^{水素 を獲得}

H ^{水素 引} 抜

有機触媒_{: C2H} H₂

水素

鉄 らの乖離

鉄 触媒

有機触媒_{: C2H}

C-C ^炭素−^{炭素 結合} H-rich

C_xH_y

すす

C_xH_y: 炭化水素 C₂H: アセチ ンラ

アセチ ン

掲載雑 ：Carbon 2014, 72, 22-37

掲載日：₂₀₁₄年_{1 24}日 DOI: 10.1016/j.carbon.2014.01.020

今 回 研 究 古 屋 大 学 びChinese Academy of Sciences Ying Wang^{教 授} Chinese Academy of Sciences Xingfa Gao^教授 Jilin University Hu-Jun Qian^{教授 京都大学 太田靖人} 氏 _JST 古屋大学 _{Xiaona Wu} 研究員 米国Oak Ridge National Laboratory Gyula Eres^{教授 び京都大学 大学 諸熊奎治教授 共 研究 行わ た}

WPI-ITbM ^い (http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp/)

文科省 世界 ベ 拠点 _(WPI) 一 採択さ た 古屋大学 ン

生命分子研究所_(ITbM) 従来 古屋大学 強 あ た合成化学 動植物科学 理論科学 融合させ こ 研究 進 _ITbM 精緻 ンさ た機能 全く新 い生命機能 開発 目指 _ITbM け 研究 化学者 生物学者 隣 合わせ 研究 融合研究 行う ボ いう体制

こ う ワ 化学 生物学 融合領域 新た 研究

分 創出 ン 分子 通 社会 直面 環境問題 食料問題

医療儀実 発展 い た様々 議題 取 組