金属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

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452269
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 学 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50250816) ; 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)
• Keywords: マイクロクラスター / 金属 / メトカー / 成長メカニズム / バンド計算 / 電子状態 / 魔法数 / 局所密度近似

Research Abstract

平成5年度は、主として篭型のTi_8C_<12>分子に対する安定状態計算および成長メカニズムの研究を行った。この新しい分子は、まだ大量に単離されてはいないが、質量分析の結果は明らかな魔法数を示している。この魔法数を説明するために、金属原子を含むフラーレン型を想定し、メタロカーボヘドレン(略してメトカー)と呼ばれている。我々は、デンシティ・ファンクショナル理論に基づいた局所密度近似の下で、タイトバインディング模型によってメトカーの安定状態および成長メカニズムを数値的に検討した。その結果、メトカーはフラーレンとは全く違う結合機構を持ち、一原子当りの結合エネルギーは、分子が大きくなってもほぼ一定であること、さらにTi_<14>C_<21>およびTi_<18>C_<29>はTi_8C_<12>と極めて類似した状態密度を持つことが分かった。すなわち、Ti_nC_m分子は、Ti_8C_<12>を単位として、5員環を共有しながら成長することを示すことができた。
現在、金属原子としてVおよびZrを入れた分子に対して同様の計算を行っている。また、混合基底第一原理バンド計算のプログラムはd電子を含む系を計算できるように改良中であり、今年度中に完成予定である。

Research Products

• [Publications] R.Czajka 他: "Rectangular Arrangement of Se-Ring Clusters on Graphite Surface and Their Structural Transformation" Sci.Rep.RITU. A38. 57-62 (1993)
• [Publications] Y.Kawazoe 他: "Electronic Structure of Layered C_<60> on Si(_<100>) Surface" J.Jpn.App.Phys.32. 1433-1437 (1993)
• [Publications] H.Rafii-Tabar 他: "Influence of Cluster Size on the Nano-mechanics of Tip-Substrate Interactions" Proc.CAMSE. 627-630 (1993)
• [Publications] T.Hashizume 他: "Intramolecular Structures of C_<60> Molecules Absorbed on Cu(_<111>)-(_<1×1>) Surface" Phys.Rev.Lett.71. 2959-2962 (1993)
• [Publications] B.-L.Gu 他: "Effects of Molecular Orientation on the Electronic Structure of fcc C_<60>" Phys.Rev.B. (印刷中). (1994)
• [Publications] Y.Kawazoe 他: "Electronic Properties and Formation Mechanism of Metallo-Carbohedrens" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.(印刷中). (1994)