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多層カーボンオニオンおよびナノチューブにおける分散力の量子化学的研究

Research Project

Project/Area Number 20038023
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

IRLE Stephan  Nagoya University, 高等研究院, 特任准教授 (00432336)

Project Period (FY) 2008 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2009: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2008: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords量子化学 / 単層カーボンナノチューブ / 分子間相互作用 / 分散力 / 物理吸着 / 誘電遮蔽効果 / 振動スペクトル / IR強度 / quantum chemistry / SWCNT bundles / sidewall-sidewall interactions / disnersion forces / acetone adsorption
Research Abstract

カーボンナノチューブの側壁は非局在化したπ電子により強い極性を有している。従ってナノチューブに内包された分子がファラデーケージによる静電シールドの影響を受けることが知られている。更には、内包された分子の双極子モーメントはナノチューブ側壁上に誘起された鏡像電荷により打ち消される。そういった遮蔽効果は内包された分子に由来する振動スペクトル強度の減少を引き起こすことが予期される。しかしながら、計算コストの問題などから理論的な知見を得ることはこれまで非常に困難であった。そこで我々は、分散力を考慮した密度汎関数強結合法を用いて単層カーボンナノチューブ上に物理吸着したアセトン分子系の振動数計算を行い、それらのIRスペクトルを求めた。そして、実験事実と同様にIRスペクトル強度が著しく減少することをこのような大規模系に対しては理論的に初めて確認した。得られた結果はまたナノチューブがバンドギャップに依存することなく金属表面的な振る舞いをすることを示唆している。この成果により、効果的な小分子内包過程の見積もり、内包された分子の物性評価、ナノチューブ内側で起こりうる分子レベルの修飾に関する研究といったような事例に対するIR振動スペクトルの応用に向けた足がかりが得られたことが期待される。少なくとも今回の証拠は、ナノチューブチャネルを移動する分子を分光学的に検出することはほぼ不可能であることを明らかにした。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2010 2008 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Temperature and pressure dependence of molecular adsorption on single wall carbon nanotubes and the existence of an "adsorption/desorption pressure gap"2010

    • Author(s)
      D.Kazachkin, Y.Nishimura, S.Irle, X.Feng, R.Vidic, E.Borguet
    • Journal Title

      Carbon 48

      Pages: 1867-1875

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interaction of acetone with single wall carbon nanotubes at cryogenic temperatures : A combined temperature programmed desorption and theoretical study2008

    • Author(s)
      D. Kazachkin, Y. Nishimura, S. Irle, K. Morokuma, R. Vidic, and E. Borauet
    • Journal Title

      Langmuir 24

      Pages: 7848-7856

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Quantum Chemical Simulations of Acetone Adsorption on SWCNTs2008

    • Author(s)
      Yoshifumi Nishimura
    • Organizer
      WATOC 2008, Sydney, Australia
    • Place of Presentation
      poster
    • Year and Date
      2008-09-15
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://qc.chem.nagoya-u.ac.jp

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://qc.chem.nagoya-u.ac.jp

    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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