C_<60>ならびにその関連化合物の物性および電子状態に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04453080
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 山邊 時雄 京都大学, 工学部, 教授 (80025965)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 御崎 洋二 京都大学, 工学部, 助手 (90202340) ; 立花 明知 京都大学, 工学部, 講師 (40135463) ; 田中 一義 京都大学, 工学部, 助教授 (90155119)
• Keywords: フラーレン / 電子状態 / 磁気物性 / 強磁性的電子相関 / 高次フラーレン / バッキーチューブ / 固体物性 / スピン状態

Research Abstract

本研究は、バックミンスターフラーレン(C_<60>)ならびにその関連化合物の特異な電子物性および磁気物性の解明を目的として実施しているもので、平成4年度における研究実績の概要は以下のようである。
(1)重要なフラーレン類の一つであるC_<70>の1価アニオンについて半経験的分子軌道法による電子状態解析を実施した。その結果、C_<70>の1価アニオンは少し幾何学的形状は変化するものの、中性C_<70>と同じくD_<5h>対称性を有すること、一方C_<70>の1価アニオンにおける電荷およびスピン分布はC_<60>の1価アニオンとはかなり異なっており、これら二つのアニオンは異なる電子物性を示すことが明らかになった。
(2)C_<84>,C_<90>,及びC_<96>のような高次フラーレンと、テトラキス(ジメチルアミノ)エチレン(TDAE)との錯化合物を初めて作製し、その磁気物性について電子スピン共鳴法による解析を行った。その結果これらの錯化合物は、17K付近で強磁性転移を示すC_<60>-TDAEとは異なり、少なくとも4.5Kまでは常磁性のみを示すことが明らかとなった。これはC_<70>-TDAEと同様の結果であり、フラーレン類においてC_<60>とその他の高次フラーレンとは明確に異なる電子物性を示すことを意味している。
(3)バッキーチューブは、アーク放電法によってフラーレン類を作製する際に陰極上で副生成物として得られる円筒状の特異なグラファイトであり、特にそのヘリカル状の構造が指摘されるなど興味が持たれている。当研究室ではすでに、これらのバッキーチューブにおいてはヘリカルピッチによって金属的導電性を示すものと半導体的性質に留まるものとの2種類が存在することを理論的に指摘している。本研究ではさらにこの金属的導電性が発現する化学的な理由を考察し、その結果、これら金属的性質を示すものの結晶軌道相は、孤立したポリアセチレン鎖が埋め込まれている状態と等価であることを見いだした。

Research Products

• [Publications] K.Tanaka 他: "Electronic Structure of C_<70>^-" Chemecal Physics Letters. 202. 394-398 (1993)
• [Publications] K.Tanaka 他: "Magnetic Properties of Higher Fullerides TDAE-C_<84>.-C_<90> and -C_<96>" Solid State Communications. 85. 69-72 (1993)
• [Publications] T.Yamabe 他: "Electronic Properties of Bucky-Tube Model" Synthetic Metals.
• [Publications] K.Tanaka 他: "Magnetic Properties of TDAE-C_<60> and TDAE-C_<70>,Where TDAE Is Tetrakis(dimethylamino)ethylene" Physical Review B.
• [Publications] K.Tanaka 他: "Why Would Be Some Bucky Tubes Metallic?" Fullerene Science and Technologies.