ナ　チ　ュ　ー　ル

相原惇一博士は、フラーレンの生成についてこう説明している。

炭素は常温・常圧では、黒鉛が一番安定な状態である。そこでいま有限個の炭素原子だけで、６角形を敷き詰めた黒鉛の断片をつくったとする。ところがこの断片は分子としては完全ではなく、へりの部分の炭素原子は結合の手が余っている。
分子内に結合の手の余った原子があると、分子全体が極度に不安定になるのが普通である。このような状況を避けるには、６角形の一部を５角形に組み替えて、分子全体を湾曲させ、すべての炭素原子のすべての結合の手を満足させるしかない。
こうしてできたのが「Ｃ６０」などのフラーレン分子である。

すなわち、大きな炭素クラスターが12個の５角形を導入して球殻をつくろうとするのは、すべての炭素原子が分子内で４本の結合の手を満足するように結合しようと努めた結果である。




大澤映二博士の「芳香族性」では

多数のベンゼン環の縮合した型のいわゆる「縮合多環式芳香族炭化水素」は典型的な平面分子である。これらの代表的なベンゼノイド芳香族が球状分子の型をとったなら超芳香族性を示さないだろうか? たとえばサッカーの公式ボールの表面に描かれている幾何模様を想い浮かべてみよう。
それは正多面体としてのcubeのつぎに小さな正二十面体の頂点を切り落として正五角形を出したもので truncated eicosahedron とでも称されるべき美しい多面体である。図では解りにくいところもあるので、もし手元サッカーボールがあれば手にとってながめていただくとハッキリするが、五角形の間には規則正しく六角形がうずまっている。
一見これらの成分多角形はたいして曲がってもいないし、各辺はすべて同じ長さにすることができる。もしこれらの頂点を sp2炭素で置き換えることができれば球面状共役ができないだろうか。


丸山有成博士
60個の等価な炭素原子が、 5角形と6角形からなるサッカーボール状の球面を形成するように結合し､Ihという高い対称性をもつ原子クラスター (分子)を構成している｡従ってその炭素-炭素結合は､ベンゼンあるいは黒鉛のsp2結合やダイヤモンドの sp3結合のいずれとも異なる混成度をもっている｡即ち､ 6角形と6角形の間にある 1-6結合は、 1.401Aで2重結合が強く､ 6角形と5角形の間の 1-2結合は、1.458Aで単結合性が強い｡つまり5角形の各結合は全て同じ長さであるが 6角形の方は結合交代 (一つおきに長さが等しい)が生じている｡球面上の電子密度も従って一様ではなく1-6結合の所が大きく5角形の所が小さい｡又､球面の法線方向に分布したいわゆるπ電子は､球面の接線成分であるσ電子と混合しており､それは炭素の結合が非平面的である為である｡


松本和彦博士 電子情報通信学会「知識ベース」より

フラーレンは 60個の炭素原子からなる 32面体で， 20個の 6員環と 12個の 5員環が対称性良く（ Ih）配置する分子で，各炭素は 3本の共有結合と 1個のπ電子を有している．合計 60個のπ 電子が高い対称性を有しているため， HOMOが 5重縮退軌道（ hu），LUMOが 3重縮退軌道（ t1u）となっている．低いエネルギーレベルにある LUMOは 6個まで電子を受容できることから，フラーレン自身は安定な電子受容体となっており， n型の有機半導体を形成するのに有効な特徴を有している．


Wikipedia より
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、6:6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 (A) 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。

それぞれ考えさせられる解説である。

• 

なんと言っても、図で示すのが最も分かり易い。

• 

【1000円以上送料無料】究極のシンメトリー　フラーレン発見物語／ジム・バゴット／小林茂樹


C60: Buckminsterfullerene

a truncated icosahedron, a polygon with 60 vertices and 32 faces, 12 of which are pentagonal and 20 hexagonal.


【送料無料選択可！】プラトンとアルキメデスの立体 美しい多面体の幾何学 / 原タイトル:PLATON...

たまにはセミナーを社内で開いてみようと、何故か思い立った。

そして先日、カーボンナノチューブのセミナーを開いた。人数は集まったのだが。


なにか盛り上がりに欠ける。

まあ仕方ないか。初めてだし。