[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

究極の黒を炭素材料で作る

[スポンサーリンク]

GREEN0603black1.PNG

歴史にも残っていないような遠い昔、かつて人類が火を手にしたとき、わたしたちは煙のススとともに、炭素の黒を目の当たりにしたはず。そして、ときは21世紀、人類が到達した究極の黒は、やはり同じくあの炭素でできていました。人類はどこまで完全なる黒に近づくことができたか、その決め手は森のように垂直に並べたカーボンナノチューブにありました。

図は論文[1]より

 

赤でも、青でも、緑でもなく。あらゆる波長の光を反射せず、そのためいかなる色とも混じろうとしない孤高の存在。それが、黒の本質と言われています。

例えば、カーボンブラック。かつては複写紙としても使われていました。確かに黒く見えますが、いくぶん光の照り返しがあるため、どんな色の光も反射しないで吸収するという意味では、完全な黒とはほど遠いでしょう。無秩序にただ炭素原子がそこにあるだけではダメなのです。

 

GREEN201209kuro.png

 

炭素の同素体であっても、カーボンナノチューブとは、炭素原子によって作られる六員環ネットワークのシートが、筒のように丸まったもののことです。ダイヤモンドフラーレンと同じく炭素原子だけからできています。加工次第で有用な性質を引き出せるため、カーボンナノチューブは、盛んに研究されています。とくに、炭素原子の作るシートがただ1枚からできたものは、単層カーボンナノチューブと呼ばれます。

 

  • カーボンナノチューブの森から容易には出られない

やはりそのままではダメで、通常の加工の場合、カーボンナノチューブは、完全な黒ではありません。ところが、近年になって日本の研究チームは、サイズのそろった単層カーボンナノチューブを、平坦な基盤の上で合成することに成功しました。この単層カーボンナノチューブを並べた、カーボンナノチューブのが、現在、完全なる黒に最も近い物質と呼ばれています。

厚さ10マイクロメートルを越えるカーボンナノチューブの森は、さながら樹木のように、およそ垂直方向に並んでいます。林立したこのカーボンナノチューブが、それぞれわずかに傾いている点が実はポイントで、角度が異なるため、カーボンナノチューブの森に入り込んだ光は隙間で反射を繰り返し、やがてすり減っていきます。入ったら容易には抜けられず、灯し火が尽きるまで彷徨い続ければならない、分子の世界に用意された深淵の暗闇が、カーボンナノチューブの森には広がっています。

GREEN0603black2.PNG

暗澹たる闇黒をまとったカーボンナノチューブの森 

 

  • 今までにない機能をひめた炭素材料

プランクの分布則と言えば、極微の世界を統べる量子力学のアイディアが興隆したきっかけのひとつとしても有名で、いわく「自然と放射される光の強さは、それぞれの波長ごと温度にともなって決定され、完全な黒色の物体ならば、光を入射してもすべてを吸収して反射しないため、これ以外の光は観察されない 」とのこと。

 

GREEN0603black3.PNG

実際には、数式で記述されており、ここから導かれる理想の黒を100パーセントとすると、カーボンナノチューブの森は98パーセント以上の完全に近い黒でした。この数値は、従来、知られていた他の材料の追随を許さないずば抜けた数値です。

このようにして、炭素材料は、究極の黒の王座に再び戻りました。

 

カーボンナノチューブは、従来の炭素材料とは異なるユニークな化学構造をしています。カーボンナノチューブをめぐる加工技術は洗練され、スポーツ用品から電子部品、はては宇宙開発まで、その期待ぶりは枚挙にいとまがありません。

まだまだ残暑も厳しく、太陽のまぶしい日々ですが、底知れぬ漆黒の色彩にはどのような可能性が隠されているのか、カーボンナノチューブの森に心ときめかせるのもよいかもしれません。

 

  • 参考論文

[1] "A black body absorber from vertically aligned single-walled carbon nanotubes" Kohei Mizuno et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 2009 DOI: 10.1073/pnas.0900155106

 

  • 関連書籍

 

 
Avatar photo

Green

投稿者の記事一覧

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. 構造の多様性で変幻自在な色調変化を示す分子を開発!
  2. ケムステイブニングミキサー2015へ参加しよう!
  3. 化学を広く伝えるためにー多分野融合の可能性ー
  4. アンモニアを窒素へ変換する触媒
  5. 元素ネイルワークショップー元素ネイルってなに?
  6. 工程フローからみた「どんな会社が?」~OLED関連
  7. 第八回ケムステVシンポジウム「有機無機ハイブリッド」を開催します…
  8. 有機合成化学協会誌2020年5月号:特集号 ニューモダリティ;有…

注目情報

ピックアップ記事

  1. 隣接基関与 Neighboring Group Participation
  2. 光触媒ーパラジウム協働系によるアミンのC-Hアリル化反応
  3. チャイタン・コシュラ Chaitan Khosla
  4. メラノーマ治療薬のリード化合物を発見
  5. 化学の力で名画の謎を解き明かす
  6. 立体電子効果―三次元の有機電子論
  7. 化合物と結合したタンパク質の熱安定性変化をプロテオームワイドに解析
  8. アルケンとCOとジボロンからジボリルシクロプロパンを作る
  9. MDSのはなし 骨髄異形成症候群とそのお薬の開発状況 その1
  10. 3回の分子内共役付加が導くブラシリカルジンの網羅的全合成

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2012年9月
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

注目情報

最新記事

査読に AI を使われた体験談

生成 AI の普及は加速しており、調べもの、英文校閲など研究者の皆さんも活用していることと思います。…

フィーゼルマン チオフェン合成/Fiesselmann Thiophene Synthesis

概要フィーゼルマン チオフェン合成(Fiesselmann Thiophene Synthesi…

“とび跳ねる水滴”に潜む物理 〜接触時間とエネルギー源で読む撥水・防氷のテク〜

熱したフライパンに落ちた水滴が、玉になってコロコロと走り回り、冷えた面では、結露水が合体した瞬間に跳…

AI時代に研究者がすでに持っている力・これから伸ばしたい力

論文要約や文献検索など、研究現場でもAI活用が日常化する一方、「自分の仕事の先行き」に漠然とした不安…

miHub®を活用した探索的データ解析の実践

開催概要研究開発においてデータ活用が進む中、機械学習モデルの構築や予測解析に…

“ある特効薬”のはなし ~本田宗一郎氏の回想から

Tshozoです。最近実家に戻っては色々と廃棄するなどの店じまいを少しずつ進めているのですが、中…

高分子鎖を束ねた新しい共重合体「束状共重合体」が誕生

第715回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 工学系研究科(植村研究室)に所属されていた亀谷…

2026年「有機溶媒危機」へのアンサー。北大発・メカノクロスが挑む、溶媒に依存しない新たな合成法 = “メカノケミカル有機合成”の社会実装

株式会社メカノクロスは、メカノケミカル有機合成技術の社会実装に挑む北海道大学発の…

“壊れないよう” に作ってきた半導体ポリマーを、あえて “壊れるよう” に作る化学

半導体ポリマーは長いあいだ、「いかに壊れにくく、長持ちさせるか」といったような安定性を競って進歩して…

有機合成化学協会誌2026年7月号:固体高分子電解質・電子ドナー・アクセプター錯体・機械学習法・trichodermamide類・エナンチオ選択的スキップジエン合成法

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2026年7月号がオンラインで公開されています。…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP