バックミンスターフラーレン

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バックミンスターフラーレン
識別情報
CAS登録番号 99685-96-8 チェック
PubChem 123591
ChemSpider 110185 チェック
日化辞番号 J338.730E
特性
化学式 C60
モル質量 720.64 g mol−1
密度 1.729 g/cm3(5 K、 理論値)[1]
融点

1180 ºC[1]

への溶解度 不溶
構造
結晶構造 面心立方格子(室温)[2]
単純立方格子(< 249 K)[3]
空間群 Pa\bar{3} (T^6_h)
格子定数 (a, b, c) a = 14.041 Å,b = 14.041
 Å,c = 14.041 Å
格子定数 (α, β, γ) α = 90.00°, β = 90.00
°, γ = 90.00°
出典
結晶構造[3]
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

バックミンスターフラーレン(Buckminsterfullerene)は、分子式C60の球状分子である。1985年に、ライス大学ハロルド・クロトー、ジェームズ・ヒース (en)、ショーン・オブライエン、ロバート・カールリチャード・スモーリーによって初めて調製された[4]。クロトー、カール、スモーリーは、バックミンスターフラーレンおよび関連分子(フラーレン類)の発見の業績により1996年のノーベル化学賞を受賞した。この分子の名称は、分子の構造と類似しているジオデシック・ドームを考案したリチャード・バックミンスター・フラーに敬意を表したものである。バックミンスターフラーレンは最初に発見されたフラーレン分子であり、また天然において最も一般的なフラーレン分子である(中に少量見いだされる)[5][6][7]。C60フラーレン、バッキーボール (Buckyball) とも呼ばれる。

バックミンスターフラーレン分子は、粒子と波動の二重性が実験的に観測された最大の粒子である[8]

構造[編集]

バックミンスターフラーレンの構造は、20の六角形と12の五角形からなる切頂二十面体であり、それぞれの多角形の頂点は炭素原子、多角形の辺は炭素-炭素結合である。C60分子のファンデルワールス直径は約1.01ナノメートル (nm) である。C60分子の核間距離(炭素骨格の直径)は約0.71 nmである。C60分子には2種類の結合距離がある。6:6環結合(2つの六角形の間)は二重結合と考えることができ、6:5結合(六角形と五角形の間)よりも短い。平均結合距離は1.2オングストローム (Å) である。C60構造中の炭素原子は、それぞれ3つの炭素原子と共有結合している。炭素原子は6個の電子を有していることから、電子構造はu2,4である。安定化するためには、炭素原子は最外殻に8個の電子が必要であり、3つの炭素原子との共有結合では、最外殻の電子は7個にしかならない。このことは、全炭素原子上の結合に関与していない電子が、化合物中の全原子に渡って自由に浮かんでいることを意味している。電子は電荷を持っているため、この自由電子運動はバックミンスターフラーレンが非常によい導電体となることを意味している。このことにより、バックミンスターフラーレンは、その大きさのため、ナノテクノロジーにおいて非常に有用となっている。

バックミンスターフラーレンのベンゼン溶液
バックミンスターフラーレンの基底状態電子密度の等密度面(密度汎関数法による計算)


脚注[編集]

  1. ^ a b 村山英樹 (Jan. 2003). “フラーレン量産技術”. 電子材料: 34-37. http://www.plastics-net.com/topics/fcarbon/fullerenes.pdf?count=topics010. 
  2. ^ Fischer JE, Heiney PA, McGhie AR, Romanow WJ, Denenstein AM, McCauley JP Jr, Smith AB 3rd (1991). “Compressibility of solid C60”. Science 252 (5010): 1288-1290. doi:10.1126/science.252.5010.1288. PMID 17842953. 
  3. ^ a b William I. F. David, Richard M. Ibberson, Judy C. Matthewman, Kosmas Prassides, T. John S. Dennis, Jonathan P. Hare, Harold W. Kroto, Roger Taylor & David R. M. Walton (1991). “Crystal structure and bonding of ordered C60”. Nature 353: 147-149. doi:10.1038/353147a0. 
  4. ^ Kroto, H. W.; Heath, J. R.; O'Brien, S. C.; Curl, R. F.; Smalley, R. E. (1985). “C60: Buckminsterfullerene”. Nature 318: 162–163. doi:10.1038/318162a0. 
  5. ^ Howard JB, McKinnon JT, Makarovsky Y, Lafleur AL, Johnson ME (1991). “Fullerenes C60 and C70 in flames”. Nature 352 (6331): 139-141. doi:10.1038/352139a0. PMID 2067575. 
  6. ^ Howard JB, Lafleur AL, Makarovsky Y, Mitra S, Pope CJ, Yadav TK (1992). Carbon 30 (8): 1183-1201. doi:10.1016/0008-6223(92)90061-Z. 
  7. ^ Grieco WJ, Lafleur AL, Swallow KC, Richter H, Taghizadeh K, Howard JB (1998). Proc. Combust. Inst. 27: 1669. 
  8. ^ Arndt M, Nairz O, Vos-Andreae J, Keller C, van der Zouw G, Zeilinger A (1999). “Wave-particle duality of C60 molecules”. Nature 401 (6754): 680-682. doi:10.1038/44348. PMID 18494170. 

外部リンク[編集]