Updated July 03, 2014 | |
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アーク放電法によってフラーレンを合成するには,まず,不活性ガスを充填した容器内に二つの黒鉛(グラファイト)電極を向かい合わせてセットします。始めに,二つの電極を接触させておき,そこに直流電流を流します。次に,二つの電極を引き離すと,電極間にアーク放電(アークプラズマ)が発生します。電極と電極との間を1〜2mm程度にしておくと,プラス極(陽極)が激しく蒸発します。この陽極の蒸発物はアークプラズマ中を経由して,広い空間に逃げ出し,すすとして容器の内壁にべったりと付着します。このすすの中にフラーレンが含まれています。フラーレンは,トルエンやキシレンなどの有機溶媒に溶けます。ですから,容器内部からすすを回収し,有機溶媒に入れて,フラーレンを分離し,取り出します。 |
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![]() 二つの黒鉛電極間で発生したアーク放電を拡大して撮影したものです。右側の電極が陽極(プラス極)です。左側の電極が陰極(マイナス極)です。陽極の近傍は青緑色に強く発光しています。これは,陽極から蒸発した炭素が炭素分子(C2)となり,この分子のSwanバンドが発光しているからです。 |
回収したすすの中に存在するフラーレンの量をフラーレン収率(通常,質量パーセント:wt%で表します)は,条件によって大きく変わります。条件とは,雰囲気ガス種,圧力,電極サイズ,電流の大きさ,電流の形(直流,交流,パルス),冷却半径などです。 |
![]() ヘリウムガスを用いた場合,フラーレン収率の最大値は15 wt% を超えています。この値を超える装置は世界にもあまりありません。装置を作るときにはきちんと密閉できるように作りましょう。大気のリークがあるとチャンピオン値は得られません。 また,ヘリウム以外でも,酸素(O2)や炭酸ガス(CO2)でもフラーレンは結構作れることがわかります。 |
![]() なぜ,二つの圧力でフラーレン収率が良くなるかの理論的解説は,薄葉州(うすば しゅう)先生(産業技術総合研究所 新炭素材料開発研究センター 極限反応チーム)にお尋ね下さい。 |
これまでのところ,どんなにがんばってもフラーレン収率は20 wt% を超えません。この値を超える装置や手法が開発されれば,世界的なビッグニュース(+大金持ち?)になります。アイデアがある方,是非ご連絡ください。