グラフェンとフラーレンの大きな違いは、グラフェンが2次元構造であるのに対して、フラーレンは3次元構造であることだ。

基本的に、グラフェンやフラーレンは炭素の異性体である。つまり、炭素の異性体は大きく分けて、グラフェン、フラーレン、そしてダイヤモンドとグラファイトの4種類があるのだ。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. グラフェンとは 3. フラーレンとは 4. 横並び比較 - グラフェンとフラーレンの表形式 5. まとめ

グラフェンは何ですか？

グラフェンは炭素の異性体で、2次元のシートとして存在し、「2次元六角格子」とも呼べる。しかも、無限に大きな芳香族分子である。構成は以下の通りです。

図01：グラフェンシートの構造

さらに、この素材はユニークな特性を持っています。

• その厚さに比べて、グラフェンは最強の鉄鋼よりも強い。
• 熱や電気を効率よく伝えることができる
• そして、超低温での燃焼
• ほぼ透明です
• さらに、大型で、非線形反磁性体であるため
• さらに、大きな量子振動を持つ
• 炭素原子は、その薄片の端に特殊な化学反応性を持っています
• また、シートの欠陥は化学反応性を高めるため
• さらに、グラフェンシートを積層してグラファイトを形成し

フラーレンは何ですか？

フラーレンは炭素の異性体で、炭素の球状で存在する。このように、フラーレンはグラフェンとは異なり、3次元構造である。さらに、60個以上の原子のカゴからなる大きな球状の分子である。

図02：フラーレンの構造

閉じた構造なので、側面がない。さらに、炭素原子間に単結合と二重結合を持っている。また、フラーレンのカゴは炭素原子のリングで構成されている（1つのリングには5～7個の炭素原子が存在することがある）。主に球状で発生するが、楕円形や筒状などの形状でも発生することがある。また、フラーレンの分子の大きさが異なる場合があります。

グラフェンとフラーレンの違い

グラフェンは炭素の異性体で炭素シート状、フラーレンは炭素の異性体で炭素球状である。グラフェンとフラーレンの大きな違いは、グラフェンが2次元構造であるのに対して、フラーレンは3次元構造であることだ。また、フラーレンにはエッジがありませんが、グラフェンにはエッジがあります。

以下のインフォグラフィックは、グラフェンとフラーレンの違いをまとめたものである。

概要 - グラフェン vs. フラーレン

つまり、グラフェンやフラーレンは、炭素の重要な同型構造なのである。グラフェンとフラーレンの大きな違いは、グラフェンが2次元構造であるのに対して、フラーレンは3次元構造であることだ。

引用

1 Devasena, Thyagarajan and Arul Prakash Francis."Graphene: from lab to life", Graphene, vol.2, no.1, January 2014, pp.62-66., doi:10.1166/chart.2014.1037.2. Gautam, Rajeev K. and Anil Verma. "Electrocatalyst materials for oxygen reduction reactions in microbial fuel cells", Microbial Electrochemistry Technology, 2019, pp.451-483。, doi:10.1016/b978-0-444-64052-9.00018-2.