1993 Fiscal Year Annual Research Report
炭素・マイクロクラスターの電子状態・振動状態に関する第一原理的研究
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05233203
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
進藤 浩一 岩手大学, 人文社会科学部, 教授 (10004384)
胡 暁 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90238428)
大野 かおる 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (40185343)
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| Keywords | マイクロクラスター / フラーレン / 電子状態 / バンド計算 / 分子動力学 / 分子性結晶 / 振動状態 / 局所密度近似 |
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| Research Abstract |
本年度は、フラーレンの作る分子性結晶の電子状計算を集中的に行った。用いた計算方法は、我々が独自開発した混合基底第一原理バンド計算法である。その結果、CuおよびSi基板上に2次元配列したC_<60>、C_<70>、およびそれらの混合物の電子状態は、本研究所の新素材開発施設の走査型トンネル顕微鏡(STM)で観測された基板およびSTMのバイアス電圧に依存する極めて不思議なパターンを再現することが分かった。また、これらの構造体がナノスケール材料としての可能性を持つことを示すことができた。
C_<60>およびC_<70>の作るFCC型3次元結晶に対する精密計算も行い、従来11万個もの平面波を用いていた計算が、我々の方法では、実に数千個で十分であることが示された。さらに、分子性結晶中でのフラーレンの向きが結晶の電子状態を大きく変えることを見出した。今後は、実験で知られている255K以下でのSC型結晶構造に対する同様の計算を計画しているが、単位胞に最低4個のフラーレンを入れる必要があり、我々の方法をもってしても極めて大規模な計算となる。
フラーレンの振動状態に対する分子動力学計算も継続的に行っているが、まだ十分な精度で振動数を見積もるまでには至っておらず、来年度以降の継続的研究テーマである。
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[Publications] Y.Kawazoe 他: "Structure of Layered C_<60> on Si(100) Surface Studied by Ab-initio and Classical Molecular Dynamics Simulations" Materials Sci.and Engineering. B19. 165-171 (1993)
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[Publications] Y.Kawazoe 他: "Electronic Structure of Layered C_<60> on Si(100) Surface" J.Jpn.Appl.Phys.32. 1433-1437 (1993)
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[Publications] T.Hashizume 他: "Intramolecular Structures of C_<60> Molecules Adsorbed on Cu(111)-(1×1) Surface" Phys.Rev.Lett.71. 2959-2962 (1993)
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[Publications] B.-L.Gu 他: "The Orientatinal Influence on the Electronic Structure of the Solid fcc C_<60>" Sci.Rep.RITU. A38. 1-6 (1993)
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[Publications] H.Kamiyama 他: "Ab-initio Molecular Dynamics Simulation of Monolager C_<60> Thin Film on Si(100) Surface" Z.Phys.D26. 291-293 (1993)
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[Publications] Y.Maruyama 他: "Full-potential Mixed-basis Simulated Annealing Calculation of C_<60>" Sci.Rep.RITU. A38. 15-18 (1993)
