カーボンナノバッドと炭素

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カーボンナノバッドと炭素の違い

カーボンナノバッド vs. 炭素

ンピュータモデルによるいくつかの安定な構造のカーボンナノバッド カーボンナノバッド (Carbon nanobud) は、カーボンナノチューブとフラーレンが結合した構造を持つナノ材料の一つである。2006年に発見、合成された。"Bud" は英語で「蕾」の意味。フラーレンは、カーボンナノチューブの側面外側に共有結合し、そのためカーボンナノバッドは、カーボンナノチューブとフラーレンの両方の性質を示す。例えば、機械的性質と電気伝導性は、カーボンナノチューブに似るが、反応性の高いフラーレンの既知の化学的性質も併せ持っている。さらに、結合したフラーレンが分子の錨として働き、様々な複合材料からカーボンナノチューブが抜け落ちるのを防ぎ、複合材料の機械的性質を改良している。 伝導性のカーボンナノチューブの中で、多数の曲がったフラーレンの表面が電子の放出源として働くため、カーボンナノバッドは高い自由電子放出能を持つ。ランダムに並ぶナノバッドは既に、自由電子の放出について非常に低い仕事関数を持つことが示されている。ある実験では、単壁カーボンナノチューブの閾値が2 V/μmであるのに対して、カーボンナノバッドの閾値は0.65 V/μmと測定され、対応する単壁カーボンナノチューブと比べて電流密度がかなり高くなることが示された。電子伝達の仕組みの理論的な研究では、電子はナノバッドの部分でパスするように渡されていくことが示された。 フィンランドの企業Canatuは、ナノバッド材料、その合成法及びいくつかの応用の知的財産権を所有すると主張している。. 炭素（たんそ、、carbon）は、原子番号 6、原子量 12.01 の元素で、元素記号は C である。 非金属元素であり、周期表では第14族元素（炭素族元素）および第2周期元素に属する。単体・化合物両方において極めて多様な形状をとることができる。 炭素-炭素結合で有機物の基本骨格をつくり、全ての生物の構成材料となる。人体の乾燥重量の2/3は炭素である​​。これは蛋白質、脂質、炭水化物に含まれる原子の過半数が炭素であることによる。光合成や呼吸など生命活動全般で重要な役割を担う。また、石油・石炭・天然ガスなどのエネルギー・原料として、あるいは二酸化炭素やメタンによる地球温暖化問題など、人間の活動と密接に関わる元素である。 英語の carbon は、1787年にフランスの化学者ギトン・ド・モルボーが「木炭」を指すラテン語 carbo から名づけたフランス語の carbone が転じた。ドイツ語の Kohlenstoff も「炭の物質」を意味する。日本語の「炭素」という語は宇田川榕菴が著作『舎密開宗』にて用いたのがはじめとされる。.

フラーレン

60 の球棒モデル 60 のCPKモデル フラーレン (fullerene 、Fulleren) は、閉殻空洞状の多数の炭素原子のみで構成される、クラスターの総称である。共有結合結晶であるダイヤモンドおよびグラファイトと異なり、数十個の原子からなる構造を単位とする炭素の同素体である。呼び名はバックミンスター・フラーの建築物であるジオデシック・ドームに似ていることからフラーレンと名づけられたとされる。最初に発見されたフラーレンは、炭素原子60個で構成されるサッカーボール状の構造を持った60フラーレンである。.

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カーボンナノチューブ

ーボンナノチューブ（carbon nanotube、略称CNT）は、炭素によって作られる六員環ネットワーク（グラフェンシート）が単層あるいは多層の同軸管状になった物質。炭素の同素体で、フラーレンの一種に分類されることもある。 単層のものをシングルウォールナノチューブ (SWNT)single-wall nanotube、多層のものをマルチウォールナノチューブ (MWNT)multi-wall nanotube という。特に二層のものはダブルウォールナノチューブ (DWNT)double-wall nanotube とも呼ばれる。.

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共有結合

H2（右）を形成している共有結合。2つの水素原子が2つの電子を共有している。 共有結合（きょうゆうけつごう、covalent bond）は、原子間での電子対の共有をともなう化学結合である。結合は非常に強い。ほとんどの分子は共有結合によって形成される。また、共有結合によって形成される結晶が共有結合結晶である。配位結合も共有結合の一種である。 この結合は非金属元素間で生じる場合が多いが、金属錯体中の配位結合の場合など例外もある。 共有結合はσ結合性、π結合性、金属-金属結合性、アゴスティック相互作用、曲がった結合、三中心二電子結合を含む多くの種類の相互作用を含む。英語のcovalent bondという用語は1939年に遡る。接頭辞のco- は「共同」「共通」などを意味する。ゆえに、「co-valent bond」は本質的に、原子価結合法において議論されているような「原子価」（valence）を原子が共有していることを意味する。 分子中で、水素原子は共有結合を介して2つの電子を共有している。共有結合性は似た電気陰性度の原子間で最大となる。ゆえに、共有結合は必ずしも同種元素の原子の間だけに生じるわけではなく、電気陰性度が同程度であればよい。3つ以上の原子にわたる電子の共有を伴う共有結合は非局在化している、と言われる。.

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