[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

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

 

 
The following two tabs change content below.
Green

Green

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。
Green

最新記事 by Green (全て見る)

関連記事

  1. 太陽ホールディングスインターシップ
  2. 2018年3月2日:ケムステ主催「化学系学生対象 企業合同説明会…
  3. 炭素繊維は鉄とアルミに勝るか? 2
  4. 祝100周年!ー同位体ー
  5. 【追悼企画】生命現象の鍵を追い求めてー坂神洋次教授
  6. 室温、中性条件での二トリルの加水分解
  7. 安全なジアゾ供与試薬
  8. 今冬注目の有機化学書籍3本!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. タウリン捕まえた!カゴの中の鳥にパイ電子雲がタッチ
  2. アルケンとニトリルを相互交換する
  3. ジョナス・ピータース Jonas C. Peters
  4. 秋田の女子高生が「ヒル避け」特許を取得
  5. 今冬注目の有機化学書籍3本!
  6. アメリカ化学留学 ”立志編 ー留学の種類ー”!
  7. 2009アジアサイエンスキャンプ・参加者募集中!
  8. グロブ開裂 Grob Fragmentation
  9. 高選択的なアルカンC–H酸化触媒の開発
  10. 化学にインスパイアされたジュエリー

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

イミニウム励起触媒系による炭素ラジカルの不斉1,4-付加

2017年、カタルーニャ化学研究所・Paolo Melchiorreらは、イミニウム有機触媒系を可視…

ケムステ版・ノーベル化学賞候補者リスト【2018年版】

各媒体からかき集めた情報を元に、「未来にノーベル化学賞の受賞確率がある化学者」をリストアップしていま…

巨大複雑天然物ポリセオナミドBの細胞死誘導メカニズムの解明

第161回目のスポットライトリサーチは、早田敦 (はやた あつし)さんにお願いしました。早田…

イグノーベル化学賞2018「汚れ洗浄剤としてヒトの唾液はどれほど有効か?」

Tshozoです。今年もIg Nobel賞、発表されましたね。色々と興味深い発表が続く中、NHKで放…

最近のwebから〜固体の水素水?・化合物名の商標登録〜

皆様夏休みはいかがお過ごしでしたでしょうか。大学はそろそろ後学期が始まってきたところです。小…

化学の力で複雑なタンパク質メチル化反応を制御する

第160回目のスポットライトリサーチは、連名での登場です。理化学研究所の五月女 宜裕 さん・島津 忠…

PAGE TOP