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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Study of the spin state of dimetallofullerene anions by multi-frequency ESR

Research Project

Project/Area Number 15K05481
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

兒玉 健  首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (20285092)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古川 貢  新潟大学, 研究推進機構, 准教授 (90342633)
加藤 立久  京都大学, 国際高等教育院, 教授 (80175702)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords複核金属内包フラーレン / スピン状態 / 多周波数ESR
Outline of Annual Research Achievements

平成29年度は、昨年度からの課題であったGdを含むヘテロ金属内包フラーレンの単離とスピン状態の決定に成功した。具体的には、それぞれ単離したGdM@C78(M=Sc, La)について、多周波数ESR測定(X-band, W-band)によりスピン状態を決定することができた。ScとLaはf電子を持たないため、関係するスピンはGdのスピンS=7/2と内包ダイマーの分子軌道上のスピンS=1/2である。シミュレーションの結果、二種のスピンは強磁性的に相互作用し、S=4が基底状態であることが明らかとなった。ホモ体のケースから予想されたこととはいえ、実験的に確認できたことは大きな成果である。また、Laの超微細結合定数も決定できた。その値をLa2@C78のアニオンと比較したところ、約1/9であった。これは、ダイマー軌道に対する内包金属の原子軌道の寄与が金属の組合せによって変わることを意味しており、炭素ケージ中の二原子分子の科学の面白さを表している。
Gd内包フラーレンの他にTm2@C78の合成・単離にも成功した。Tmの3価はf電子を12個持ち、J=6が基底状態である。Tm2@C78のESRスペクトルは有効スピンS=1/2でシミュレーションできたため、2個のTmとダイマー分子軌道上のスピンが形成するクラマースダブレットを観測したものと推定された。詳細な解析は今後の課題である。

  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Theoretical Insights into the Electronic Structures and Stability of Dimetallofullerenes M2@Ih-C802017

    • Author(s)
      Velloth Archana、Imamtaka、Kodama Takeshi、Hada Masahikoura Yu
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 121 Pages: 18169~18177

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b03533

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantum Chemical Study on Endohedral Heteronuclear Dimetallofullerene M1M2@Ih-C80 toward Molecular Design2017

    • Author(s)
      Velloth Archana、Imamura Yutaka、Kodama Takeshi、Hada Masahiko
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 121 Pages: 27700~27708

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b08302

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Spectroscopic studies of dimetallofullerene anions encapsulating Nd2018

    • Author(s)
      西本真也、菊地耕一、阿知波洋次、兒玉健
    • Organizer
      第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] Isolation and Characterization of Tm2@Cn(n=78, 80) anion2018

    • Author(s)
      小林和博、古川貢、加藤立久、菊地耕一、阿知波洋次、兒玉健
    • Organizer
      第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] Search for Missing Lu2@C80(Ih)2018

    • Author(s)
      髙井良也、菊地耕一、阿知波洋次、兒玉健
    • Organizer
      第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] Characterization the spin system in GdM@Cn anion (M=Sc, Y, La; n=78, 80)2018

    • Author(s)
      三谷拓示、古川貢、加藤立久、菊地耕一、阿知波洋次、兒玉健
    • Organizer
      第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] Separation and Characterization of Sc-dimetallofullerenes: Sc2Cn(n=76, 78, 80, 82)2018

    • Author(s)
      吉田俊、菊地耕一、阿知波洋次、兒玉健
    • Organizer
      第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [Presentation] GdM@C80(Ih)(M=Y,La)アニオンの合成とキャラクタリゼーション2017

    • Author(s)
      三谷拓示、山口貴久、古川貢、加藤立久、菊地耕一、阿知波洋次、兒玉健
    • Organizer
      第11回分子科学討論会
  • [Presentation] Ybを含む二核金属内包フラーレンの探索2017

    • Author(s)
      小林和博、菊地耕一、阿知波洋次、兒玉健
    • Organizer
      第11回分子科学討論会
  • [Presentation] Ndを含む二核金属内包フラーレンアニオンの分光学的研究2017

    • Author(s)
      西本真也、古川貢、加藤立久、菊地耕一、阿知波洋次、兒玉健
    • Organizer
      第11回分子科学討論会
  • [Presentation] Quantum-Chemical Studies on Lanthanide encapsulated metallofullerenes towards designing functional materials2017

    • Author(s)
      Archana Velloth, Yutaka Imamura, Takeshi Kodama, Masahiko Hada
    • Organizer
      第11回分子科学討論会
  • [Presentation] 炭素ケージに内包された金属ダイマーの物理化学2017

    • Author(s)
      兒玉健
    • Organizer
      第56回電子スピンサイエンス学会年会SEST2017

URL: 

Published: 2018-12-17  

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