黑料网

国立大学法人東海国立大学機構 黑料网トランスフォーマティブ生命分子研究所（WPI-ITbM^※1）の伊丹 健一郎 教授は、自然科学研究機構分子科学研究所の瀬川 泰知 准教授らとの共同研究により、炭素のメビウスの轮「メビウスカーボンナノベルト」の世界初の合成に成功しました。
ナノメートルサイズの繰り返し構造をもつ炭素物質「ナノカーボン」を、原子レベルで精密に合成する方法が材料科学において求められています。その重要な一歩として、有机合成化学の手法を用いて、ナノカーボンの部分構造となる分子を合成する「分子ナノカーボン科学」が近年盛んに研究されています。しかし、これまでに合成された分子ナノカーボンは、リング状やベルト状といった幾何学的に単純な構造でした。理論化学的に予測されている複雑な幾何学構造をもつ未踏のナノカーボンを合成するには、より複雑で幾何学的な特徴をもった分子ナノカーボンを合成する新しい手法の開発が必要です。
本研究は、メビウスの輪の形状をもつ分子ナノカーボン「メビウスカーボンナノベルト」を合成することに成功しました。ベルト状の分子ナノカーボン「カーボンナノベルト」に、更にひねりが加わった構造に由来する大きなひずみを定量的に解析し、合理的な戦略に基づいて有机合成化学的に合成を行いました。合成したメビウスカーボンナノベルトを分析することにより、メビウスの輪がもつトポロジー^注1）に由来する特异な动的挙动や光学特性をもつことが明らかになりました。
本研究は、复雑な几何学构造をもつ新たなナノカーボン材料の开発に道をひらく画期的な成果です。
本研究成果は、2022年5月20日午前0時（日本時間）付にイギリス科学誌「Nature Synthesis」のオンライン速報版に掲載されました。

【ポイント】

?「カーボンナノベルト」に、更にひねりが加わった最难関分子を合成。
?スーパーコンピュータを用いて「ひずみ」を解析し合成可能な分子サイズを特定。
?表と里の区别がないことや、右ひねりと左ひねりの镜像関係が生まれるなど、メビウスの轮がもつ几何学的特徴を実験的に実証。

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【用语説明】

注1）トポロジー（位相几何学）:
リング（穴）、结び目、络み目など、连続的に変形しても変わらない要素の种类や数に注目して形を分类する几何学。

【论文情报】

雑誌名：イギリス科学誌「Nature Synthesis」
論文タイトル：“Synthesis of a Möbius carbon nanobelt”（メビウスカーボンナノベルトの合成）
著者：瀬川 泰知^＊、渡辺 二規、山野上 琴乃、桑山 元伸、渡邊 幸佑、ピリッロ ジェニー、土方 優、伊丹 健一郎^＊（^＊は责任着者）
DOI: 10.1038/s44160-022-00075-8
URL:

^※1【奥笔滨-滨罢产惭について】（丑迟迟辫://飞飞飞.颈迟产尘.苍补驳辞测补-耻.补肠.箩辫）
黑料网トランスフォーマティブ生命分子研究所（滨罢产惭）は、2012年に文部科学省の世界トップレベル研究拠点プログラム（奥笔滨）の1つとして採択されました。黑料网の强みであった合成化学、动植物科学、理论科学を融合させ、新たな学问领域であるストライガ、植物ケミカルバイオロジー研究、化学时间生物学（ケミカルクロノバイオロジー）研究、化学駆动型ライブイメージング研究などのフラッグシップ研究を进めています。滨罢产惭では、精緻にデザインされた机能をもつ分子（化合物）を用いて、これまで明らかにされていなかった生命机能の解明を目指すと共に、化学者と生物学者が隣り合わせになって融合研究を行う「ミックス?ラボ、ミックス?オフィス」で化学と生物学の融合领域研究を展开しています。「ミックス」をキーワードに、人々の思考、生活、行动を剧的に変えるトランスフォーマティブ分子の発见と开発を行い、社会が直面する环境问题、食料问题、医疗技术の発展といったさまざまな课题に取り组んでいます。
　

【研究代表者】