Design, syntheses, and testing of new, fullerene-wheeled single molecular nanomachines, namely, nanocars and nanotrucks, are presented. These nanovehicles are composed of three basic components that include spherical fullerene wheels, freely rotating alkynyl axles, and a molecular chassis. The use of spherical wheels based on C60 and freely rotating axles based on alkynes permits directed nanoscale rolling of the molecular structure on gold surfaces. The rolling motion observed by STM resembles the same motion performed by macroscopic entities in which rolling occurs perpendicular to the axles. A new synthesis methodology, in situ ethynylation of fullerenes, was developed for the realization of the fullerenewheeled molecular machines. The studies here underscore the ability to control directionality of motion in molecular-sized nanostructures through precise molecular design and synthesis.

　 フラーレン車輪で動くシングルナノマシーン、すなわち、ナノカーおよびナノトラックの設計、合成、実験を報告する。これらのナノビークルは、球状のフラーレン車輪、自由に回転するアルキニル回転軸、分子シャーシの三つの基本的な部品から構成されている。C60から成る球状の車輪とアルキンから成る自由に回転する回転軸を用いることにより、金の表面における分子構造のナノスケールでの回転が可能になる。STMにより観察された回転運動は、回転軸と垂直に回転が起こることにより生じる動きに似ている。そのままでのフラーレンのエチニル化という新しい合成方法論は、フラーレン車輪で動く分子マシーンの認識により発展した。本論分では、適切な分子を設計、合成し、分子サイズのナノ構造における運動の方向性を制御する能力について明らかにする。

James M. Tour et al., J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4854-4864.