バックミンスターフラーレン

バックミンスターフラーレン（Buckminsterfullerene）は、分子式C₆₀の球状分子である。1985年9月4日に、ライス大学のハロルド・クロトー、ジェームズ・ヒース (en)、ショーン・オブライエン、ロバート・カール、リチャード・スモーリーによって初めて調製された^[4]。クロトー、カール、スモーリーは、バックミンスターフラーレンおよび関連分子（フラーレン類）の発見の業績により1996年のノーベル化学賞を受賞した。この分子の名称は、分子の構造と類似しているジオデシック・ドームを考案したリチャード・バックミンスター・フラーに敬意を表したものである。バックミンスターフラーレンは最初に発見されたフラーレン分子であり、また天然において最も一般的なフラーレン分子である（煤中に少量見いだされる）^[5][6][7]。C₆₀フラーレン、バッキーボール (Buckyball) とも呼ばれる。

バックミンスターフラーレン
IUPAC名 (C60-Ih)[5,6]fullerene
別称 Buckyball; Fullerene-C60; [60]fullerene
識別情報
CAS登録番号	99685-96-8
PubChem	123591
ChemSpider	110185
日化辞番号	J338.730E
SMILES c12c3c4c5c1c6c7c8c2c9c1c3c2c3c4c4c%10 c5c5c6c6c7c7c%11c8c9c8c9c1c2c1c2c3c4c3c4c%10 c5c5c6c6c7c7c%11c8c8c9c1c1c2c3c2c4c5c6c3c7c8c1c23
InChI Key: XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYAU Key: XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N
特性
化学式	C60
モル質量	720.64 g mol−1
密度	1.729 g/cm3（5 K、 理論値）[1]
融点	1180 °C[1]
水への溶解度	不溶
構造
結晶構造	面心立方格子（室温）[2] 単純立方格子（< 249 K）[3]
空間群	Pa3(T6 h)
格子定数 (a, b, c)	a = 14.041 Å,b = 14.041 Å,c = 14.041 Å
格子定数 (α, β, γ)	α = 90.00°, β = 90.00°, γ = 90.00°
出典
結晶構造[3]
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

バックミンスターフラーレン分子は、粒子と波動の二重性が実験的に観測された最大の粒子である^[8]。

構造

バックミンスターフラーレンの構造は、20の六角形と12の五角形からなる切頂二十面体であり、それぞれの多角形の頂点は炭素原子、多角形の辺は炭素-炭素結合である。C₆₀分子のファンデルワールス直径は約1.01 nmである。C₆₀分子の核間距離（炭素骨格の直径）は約0.71 nmである。C₆₀分子には2種類の結合距離がある。6:6環結合（2つの六角形の間）は二重結合と考えることができ、6:5結合（六角形と五角形の間）よりも短い。平均結合距離は1.2 Åである。C₆₀構造中の炭素原子は、それぞれ3つの炭素原子と共有結合している。炭素原子は6個の電子を有していることから、電子構造はu2,4である。安定化するためには、炭素原子は最外殻に8個の電子が必要であり、3つの炭素原子との共有結合では、最外殻の電子は7個にしかならない。このことは、全炭素原子上の結合に関与していない電子が、分子全体にわたって非局在化していることを意味している。電子は電荷を持っているため、この自由電子運動はバックミンスターフラーレンが非常によい導電体となることを意味している。このことにより、バックミンスターフラーレンは、その大きさのため、ナノテクノロジーにおいて非常に有用となっている。

バックミンスターフラーレンのベンゼン溶液

バックミンスターフラーレンの基底状態電子密度の等密度面（密度汎関数法による計算）

脚注

1. 村山英樹 (Jan. 2003). “フラーレン量産技術”. 電子材料: 34-37. http://www.plastics-net.com/topics/fcarbon/fullerenes.pdf?count=topics010.
2. Fischer JE, Heiney PA, McGhie AR, Romanow WJ, Denenstein AM, McCauley JP Jr, Smith AB 3rd (1991). “Compressibility of solid C₆₀”. Science 252 (5010): 1288-1290. doi:10.1126/science.252.5010.1288. PMID 17842953.
3. William I. F. David, Richard M. Ibberson, Judy C. Matthewman, Kosmas Prassides, T. John S. Dennis, Jonathan P. Hare, Harold W. Kroto, Roger Taylor & David R. M. Walton (1991). “Crystal structure and bonding of ordered C₆₀”. Nature 353: 147-149. doi:10.1038/353147a0.
4. Kroto, H. W.; Heath, J. R.; O'Brien, S. C.; Curl, R. F.; Smalley, R. E. (1985). “C₆₀: Buckminsterfullerene”. Nature 318: 162–163. doi:10.1038/318162a0.
5. Howard JB, McKinnon JT, Makarovsky Y, Lafleur AL, Johnson ME (1991). “Fullerenes C60 and C70 in flames”. Nature 352 (6331): 139-141. doi:10.1038/352139a0. PMID 2067575.
6. Howard JB, Lafleur AL, Makarovsky Y, Mitra S, Pope CJ, Yadav TK (1992). Carbon 30 (8): 1183-1201. doi:10.1016/0008-6223(92)90061-Z.
7. Grieco WJ, Lafleur AL, Swallow KC, Richter H, Taghizadeh K, Howard JB (1998). Proc. Combust. Inst. 27: 1669.
8. Arndt M, Nairz O, Vos-Andreae J, Keller C, van der Zouw G, Zeilinger A (1999). “Wave-particle duality of C₆₀ molecules”. Nature 401 (6754): 680-682. doi:10.1038/44348. PMID 18494170.

外部リンク

• 佐藤健太郎 (2001年2月20日). “サッカーボール分子・バックミンスターフラーレン”. 有機化学美術館. 2011年4月11日閲覧。
• ウィキメディア・コモンズには、バックミンスターフラーレンに関するカテゴリがあります。