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周期表を超えて~超原子の合成~

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『原子をいくつか組み合わせたものは、他の原子と同じ性質をもつ?そんなことってあるのか?』・・・と思いますが、それはスーパーアトムとよばれる複合クラスターによって実現されました。今回、Al7Cという炭素原子の周りにアルミニウムが7個結合したものが合成され、ゲルマニウムと同様な振る舞いをすることが報告されました。(Khanna, S. V. et al.   Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 2006, 103, 18405. DOI:10.1073/pnas.0608781103).(図:Chemical & Engineering News)
クラスターとは、『房(ふさ)』を意味する英語で、原子・分子が、数個~数十個、もしくはそれ以上集合した状態のことをいいます。クラスターとして代表的なものには、炭素が60個結びついたフラーレンなどがあります。フラーレンは共有結合で結びついていますが、金属結合や水素結合を介して結びつくクラスターもあります。つまり、原子レベルでの集合体≒クラスターというわけです。

 

クラスターの研究は多数行われていますが、その中でもバージニア州立大学のShiv N. Khanna教授とペンシルバニアA. Welford Castleman Jr教授は、「クラスターが他元素に類似した振る舞いをする」ことに着目して研究を行っています。

彼らは以前にも、アルミニウム原子が13個結合した金属クラスターが、化学反応過程でハロゲン原子と同様の振る舞いをすることを報告しています。(Science, 304, 84 (2004))

 

現在ではこのような例はまだ数個しか見つかっていませんが、このようなスーパーアトムが増えていくと周期表の上に新たな周期表ができるかもしれませんね。

 

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Chem-Station代表。早稲田大学理工学術院教授。専門は有機化学。主に有機合成化学。分子レベルでモノを自由自在につくる、最小の構造物設計の匠となるため分子設計化学を確立したいと考えている。趣味は旅行(日本は全県制覇、海外はまだ20カ国ほど)、ドライブ、そしてすべての化学情報をインターネットで発信できるポータルサイトを作ること。

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