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一般的な話題

還元された酸化グラフェン(その1)

 

無機物の中でも最もホットな材料の一つがグラフェンでしょう。

いうまでもないですが、グラフェン(graphene)は、2005年にNovoselovとGeim(と他の人)が、Natureに発表し、2010年には二人にノーベル賞が出たという、物質です。

その構造はベンゼン環が多数縮環した単層膜で、炭素の同素体であり、鉛筆の文字にも含まれている(といっていいと思われる)

 

"Simple is the best"

を体現したような材料です。









 

 

 

その単純な構造は、物理学者だけでなく、電気・電子、

果ては数学者や生物系をも巻き込むムーブメントになっていると言えるでしょう。



しかし化学者、特に有機系のみなさまにとっては、ツルツルしていてイマイチつかみ所がない、という感覚ではないでしょうか。

それともフラーレンをあんなのや、こんなのにする有機の皆様ですから、グラフェンなど屁でもない、という感覚なのでしょうか。



Grapheneを化学的に扱う、という仕事も多数あり、例えば超分子的な相互作用を用いて溶媒に分散させる、というようなテーマもホットです。

それ以上に「流行」を感じさせるのは、酸化グラフェンと呼ばれるグループです。
 
 
酸化グラフェン(Graphene oxide, GO)は、グラファイト(要するに鉛筆の芯)を酸化し、分散した水溶液として得られるもので、実はその発見はとても早く、
HUMMERS, RICHARD, OFFEMANらによって、1958年には製法が確立されておりました。
 
J. Am. Chem. Soc. 195880, 1339.
 
その方法も極めて単純で
「鉛筆の芯(グラファイト)に濃硫酸と過マンガン酸カリウムを加えて混ぜる」だけで、要するにグラファイトを過マンガン酸カリウムで酸化し、
親水性にして、はがれてくるやつを集めるという、これもある種の"Simple is the best"と言えるのではないでしょうか。
 
酸化グラフェンとグラフェンは、下記のような違いがあります。
 
 

グラフェン

酸化グラフェン

炭素のみ

炭素と酸素と水素もいっぱい

SP2混成軌道

SP3混成軌道

完全な平面

グニャグニャしている上に欠陥もたくさん

電気を流す(半金属的?)

電気は流さない

疎水的で水に分散しない

親水的で水に分散する

 
 
特に酸化グラフェンは水溶液(正確には分散液)として扱うことが出来ます。そのため、化学者の目から見ると、酸化グラフェンの方が扱いやすく見えるのではないでしょうか。
 
今回のテーマは、それを還元させた"Reduced graphene oxide"です。直訳すれば「還元された酸化されたグラフェン」となり、何をやっているんだ!?
とも思われるでしょうが、、、
 
今回はここまで。
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大学教員

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