2024年09月26日
北大、教科書が変わる?炭素の新しい結合実証
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 北海道大学理学部の島尻拓哉特任助教(現東京大学)らの研究グループは26日、炭素と炭素が電子一つだけで結合できることを、実験的に初めて明らかにしたと発表した。将来の炭素材料創製に寄与するとみられる。

 炭素は有機化合物の必須元素であり、タンパク質のような有機化合物の骨格を構築している。共有結合は通常、二つの原子が互いに価電子を出し合い(電子対)、共有することで形成される。研究グループは今回、炭素が電子一つであっても共有結合(一電子結合)を形成可能なことを、単結晶を用いたX線構造解析とラマン分光法により実験的に明らかにした。
 これは、およそ100年に及ぶ化学者の挑戦に終止符を打つものであり、化学結合の理解の深化に大きく寄与する。また、電子対の形成が必要とされる従来の共有結合の常識を打ち破り、「原子間で電子を共有できれば共有結合は形成可能」として、教科書の記述が変わる可能性がある。

 一電子結合は結合エネルギーが小さいため極めて弱く、それを有する化合物は容易に分解することが予想される。今回研究で開発された化合物は、結晶状態で100℃以上の高温下、あるいは溶液中で大気下でも扱えるほどに安定している。また、一電子結合はそれ一本で近赤外光を吸収可能であることを明らかにした。これは、近赤外光を活用する有機材料の分子骨格を大幅に小型化する可能性を秘めており、新たな材料開発への応用が期待される。
なお、同研究成果は、2024年9月26日公開の「Nature」誌に掲載された。

(詳細)
https://www.hokudai.ac.jp/news/pdf/240926_pr.pdf