1996 Fiscal Year Annual Research Report
ケイ素クラスターと遷移金属・炭素混合クラスターの構造物性解明と成長機構の理論研究
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07454184
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| Research Institution | TOKYO METROPOLITAN UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
永瀬 茂 東京都立大学, 理学部, 教授 (30134901)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 郁 東京都立大学, 理学部, 助手 (30285093)
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| Keywords | ケイ素・炭素混合クラスター / 金属内包フラーレン / 構造と電子状態 / 成長機構 / 動的挙動 |
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| Research Abstract |
1.ケイ素・炭素混合クラスターの生成
SiCn(n=2-15)クラスターにおいて、炭素数nが増大していくとどのような構造をもつクラスターに成長し、電子状態がどのように変化していくかを分子軌道計算で明らかにした。
2.遷移金属を内包する球状炭素クラスターの構造、電子状態、反応性
(1)金属原子を2個内包するSc_2@C_<84>とM_2@C_<80>(M=Sc,La,Ce,Pr,Eu,Gd,Yb,Lu)の構造と電子状態の研究より、金属内包フラーレンの特性を明らかにした。球状のフラーレン内部を金属ドープすると、高い電子受容性と電子供与性が現れ、フラーレンでは起こらない反応も、金属内包フラーレンでは電子移動反応により容易に進行することを見いだした。
(2)従来、金属内包フラーレンの構造は主に生成過程と速度論に依存すると考えられていたが、エネルギー的に安定な構造が生成されているということを初めて見いだした。これは、構造決定は最終段階のアニーリング過程でおこなわれることを示唆し、生成機構解明の極めて重要な鍵として注目される。また、金属内包フラーレンの構造を予測する有用な一般則を提唱した。
(3)金属原子の動的挙動の詳細な研究より、La_2@C_<80>の2個のLa原子は、室温においてもフラーレン内部で高速に回転していることを明らかにした。この金属の回転は、共同研究により^<13>CNMRと^<139>La NMRの測定結果から実験的にも確認し、新しい電気的・磁気的機能をもった分子デバイスとして利用できる可能性を示した。
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[Publications] T.Akasaka: "Chemical Derivatization of Endohedral Metallofullereme La@C_<82> with Digermirane" Tetrahedron. 52. 5015-5020 (1996)
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[Publications] T.Kato: "ESR Study on the Reactivity of Two Iso mers of LaC_<82> with Disilirane" App.Mag.Res.11. 293-300 (1996)
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[Publications] S.Nagase: "Endohedral Methallofullerenes : New Spherical Cage Molecules with Interesting Properties" Bull.chem.Soc.Jpn.69. 2131-2142 (1996)
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[Publications] K.Kobayashi: "Endohedral Dimetallofullerenes Sc_2@C_<84> and La_2@C_<80>. Are the Metal Atoms Still Inside the Fullerene Cages?" Chem.Phys.Lett.261. 502-506 (1996)
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[Publications] K.Kobayashi: "Structukes and Electronic States of Endohedral Dimetallofullerenes M_2@C_<80> (M=Sc,Y,La,Ce,Pr,Eu,Gd,Yb,and Lu)" Chem.Phys.Lett.262. 227-232 (1996)
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[Publications] S.Nagase: "Recent Progress in Endohedral Dimetallofullerenes" J.Mol.Struct.(Theochem). (in press).
