ナノカーボン部分構造

さらに最近では、より大きな歪みを持った小さいサイズのCPPの合成が行われています。山子およびJastiらのグループは、これまでに知られる最小のCPPである[5]CPPを、それぞれ独自の合成手法で報告しています^2,3)。[5]CPPをテンプレートとすることで、最小の直径を有するCNTが合成できると期待されます。また、[5]CPPはC₆₀フラーレンの部分構造でもあり、その電子状態や物性に関しても興味が持たれます。特定のサイズのCPPが、フラーレンを包摂することも報告されています⁴⁾。

コランヌレンは[5]サーキュレンとも呼ばれる多環芳香族化合物の一種で、5つのベンゼン環がリング状に縮環した形状をしています。1960年代にコランヌレンが初めて合成され⁵⁾、そのお椀型の構造が明らかにされています⁶⁾。コランヌレンはC₆₀フラーレンの部分構造としても知られており、ナノカーボン材料の一つとして注目されています。
Scottらはコランヌレンを出発原料とし、気相熱分解法（FVP）によるポリアレーン化合物の合成を報告しています。このポリアレーン化合物はエンドキャップされたCNTに相当するため、このポリアレーン化合物をテンプレートとしてチューブを伸長させることにより、CNTの化学合成が可能になるものと期待されています⁷⁾。伊丹、Scottらは歪んだコランヌレンの特殊構造を活かし、コランヌレンを出発原料とする湾曲したナノグラフェン化合物の合成を報告しています⁸⁾。

トルキセンは特異な星形構造を有する化合物で、剛直な平面構造を持っています。トルキセンもC₆₀フラーレンの部分構造と考えられます。トルキセン誘導体はアモルファス構造を作りやすいことから、有機EL素子の材料として有用です⁹⁾。フラーレンを化学合成する試みとして、トルキセンを出発原料とするC₆₀フラーレンの合成も行われています。Oteroらは、トルキセンから3工程で前駆体となるC₆₀H₃₀ポリアレーンを合成し、これを白金表面上で加熱処理することにより、C₆₀に全て変換されることを見出しました¹⁰⁾。

コロネンは[6]サーキュレンとも呼ばれる多環芳香族炭化水素の一種で、ベンゼン環が環状に6個つながった構造を持つ平面分子として良く知られています。グラフェンよりもサイズが小さく、ナノスケールの分子性化合物であるコロネンはナノグラフェンの代表的な化合物でもあり、注目が集まり始めている分子です。コロネンはグラフェンとは異なり、バンドギャップを持っているナノグラフェン化合物であることから有機トランジスタの材料としても研究されています¹¹⁾。また、グラフェンナノ構造をコロネンからボトムアップ的に作製する研究も行われています¹²⁾。久保園らによるアルカリ金属をドープしたピセンの超伝導の発見以降¹³⁾、多環芳香族炭化水素を用いた有機超伝導体の研究が盛んになってきています^14,15)。近年、コロネンにアルカリ金属をドープすることで超伝導体になることが報告されています¹⁶⁾。