電子分光法を用いたフラーレンネットワーク構造と電子状態の相関性探求

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11165208
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 日野 照純 千葉大学, 工学部, 助教授 (10105827)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩崎 賢太郎 千葉大学, 工学部, 助手 (00251182)
• Keywords: フラーレン / カーボンナノチューブ / カルビン / クムレン / ポリイン / 光電子スペクトル / 電子構造 / ピーポッド

Research Abstract

フラーレン・ナノチューブに続く新しい炭素同素体である直鎖状炭素化合物カルビンの電子状態を光電子分光法及び分子軌道計算により検討した。カルビンには炭素鎖の結合状態によりクムレン型(すべての炭素原子が2重結合で結合)とポリイン型(炭素原子が単結合と3重結合により交互に結合)の2種からなる。本研究では炭素原子数が3から6までのクムレン型化合物と4個の炭素原子がポリイン鎖を形成する化合物についての研究を行った。
研究の結果、クムレン型・ポリイン型に関わらず、各化合物の最高被占準位軌道(HOMO)はカルビン鎖上にあり、カルビン構造安定化のためにカルビン鎖末端に導入した置換基には依らないことを見いだした。また、HOMOの結合エネルギーはカルビン鎖を構成する原子数が増加するにつれて低下する傾向にあることを見いだした。さらに、結合交代のあるポリイン型化合物の方が結合交代のないクムレン型化合物に比べて、HOMOのエネルギー準位や生成エネルギーが小さいことが明らかになった。
クムレン型化合物では、直鎖を構成する炭素原子数の偶奇性によりHOMOエネルギー準位の振動が観測された。この原因として、クムレン鎖末端炭素原子の結合手の方向が偶数原子では同一平面にあるのに対し奇数では直交しており、分子の直鎖部分の対称性が両者間で異なっていることが関係していると思われる。
また、フラーレンを内包したカーボンナノチューブ(ピーポッド)の光電子スペクトルの測定も行ったが、これは実験の再現性が非常に悪く、現在追試を行っている段階にある。

Research Products

• [Publications] K.Iwasaki: "Ultraviolet photoelectron spectra of potassium dosed higher fullerenes"Molecular Crystal and Liouid Crystals. 340. 623-628 (2000)
• [Publications] K.Iwasaki: "Ultraviolet photoelectron spectra of mono metal atom encapsulated fullerenes"Molecular Crystal and Liquid Crystals. 340. 643-648 (2000)
• [Publications] A,Yoshino: "Construction of a mixed valence trinuclear Mn^<11>Mn^<111>Mn^<11>aggregate into a large macro ligand"Chemical Communication. 2000. 1475-1476 (2000)
• [Publications] S.Hino: "Ultraviolet photoelectron spectra of metallofullerenes, two Ca@C_<82>isomers"Chemical Physics Letters. (In press).