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공업화학 전망, 제16권 제6호, 2013
교토대, 원형의 3차원 탄소나노 분자의 화학 합성에 성공
일본 교토대학(京都大学) 화학연구소 야마고 시게루(山子茂) 교수 등의 연구팀은 6개의 탄소 원자로 이루어 진 ‘벤젠 고리’가 3차원적으로 연결된, ‘원형 구조’를 갖는 새로운 탄소나노 구조체의 화학 합성에 성공했다.
풀러렌 및 탄소나노튜브로 대표되는 3차원 구조를 갖는 탄소나노 분자는 기능의 보고로, 전자 재료, 광 전자 재료를 비롯한 유기 전자 공학 분야에서의 응용이 기대되고 있다. 이들 분자는 아크 방전 등의 물리적 방법으로 얻어지기 때문에 분자의 구조가 크게 한정된다.
연구진은 독자적인 합성법을 이용함으로써 기존 방법으로는 불가능했던 새로운 3차원 탄소나노 분자의 합성에 성공했다. 6개의 백금 원자와 4개의 벤젠 단위의 조합에 의해 정팔면체 구조를 갖는 백금 착체를
‘자기 조직화’에 준한 프로세스에 의해 생성한 후 백금 원자를 제거함으로써 합성에 성공했다. 또 기초 물 성을 측정한 결과, 이 분자가 유기 EL, 유기 반도체 등에 이용되고 있는 전하 이동 재료 등에 이용될 가능 성을 보여줌과 동시에, 분자 구조는 대형 방사광 시설인 SPring-8의 단일 결정 구조 해석 빔라인 (BL02B1)을 이용하여 결정했다. 금속과 배위자와의 ‘자기 조직화’에 의한 탄소나노 분자 이외의 3차원 구 조체의 합성에 관해서는 많은 사례가 있기 때문에 이 방법을 응용하면 다양한 신규 3차원 탄소나노 분자의 합성이 가능할 것으로 기대된다. 또 새로운 탄소나노 구조체 연구뿐 아니라, 유기 나노 일렉트로닉스 재료 에 큰 영향을 미칠 것으로 기대된다.
본 연구는 과학기술진흥기구(JST)의 전략적창조연구추진사업 팀형연구(CREST) ‘프로세스 인티그레이션 을 위한 기능성 나노 구조체의 창출 ’의 일환으로 이루어졌다. 연구 성과는 2013년 10월 29일 영국 학회지 Nature Communications 온라인 판에 공개되었다(※ 발표논문 참조).
※ 발표논문: Eiichi Kayahara, Takahiro Iwamoto, Hikaru Takaya, Toshiyasu Suzuki, Mamoru Fujitsuka, Tetsuro Majima, Nobuhiro Yasuda, Naoto Matsuyama, Shu Seki6 & Shigeru Yamago,
“Synthesis and physical properties of a ball-like three-dimensional π-conjugated molecule ”, Nature Communications, 29 October 2013 DOI: doi:10.1038/ncomms3694
Figure. X선 결정 구조 해석에 의해 결정된 원형
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