2020 Fiscal Year Annual Research Report
局在性と非局在性の拮抗を解き明かす金属クラスターの電子論開拓
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18H03901
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
寺嵜 亨 九州大学, 理学研究院, 教授 (60222147)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安池 智一 放送大学, 教養学部, 教授 (10419856)
堀尾 琢哉 九州大学, 理学研究院, 准教授 (40443022)
荒川 雅 九州大学, 理学研究院, 助教 (10610264)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 金属クラスター / 電子構造 / 電子励起 / 電子局在／非局在 / s-d電子相互作用 / 光吸収分光 / 光電子イメージング / 超原子軌道 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画に沿って研究を推進し、当初の目的をおおむね達成する成果を上げた。まず、銀クラスターを試料としたs電子系の研究では、多光子光解離法による測定を92量体まで進め、55量体で1本だった吸収ピークが次第に2本に分裂し、再び1本に合一する様子を捉えた。これは、電子の閉じ込めポテンシャルが球対称で等方的な55および92量体に対して、その途上のサイズでは、回転楕円体状の2軸に対応して2本の吸収ピークが現れると解釈でき、非局在化した自由電子の集団励起の様相とクラスターの幾何学的構造との間の相関が明らかとなった。さらに、光閉じ込め分光で一光子吸収スペクトルの測定を行い、吸収線に関与する素励起の数を定量的に議論するための基礎データを取得した。
一方、3d遷移金属（Sc～Ni）をドープしたs-d電子系の研究では、前年度までの反応性実験で、Sc, Ti, V添加系の正・負イオン種において価電子数18個の安定サイズを発見した。非局在化したd電子が寄与すると考えられるこの安定性の起源を探るために、負イオン種の光電子分光に取り組んだ。独自の装置を製作して測定を行った結果、Sc, Ti添加種で18電子系が特異的に大きな電子親和力を持つことを見出し、電子構造の観点からも安定性を結論づけた。また、銀原子が一つ多い19電子系では、p波に特有の放出電子の画像から、超原子2S軌道の存在を明らかにした。なお、V添加種は様相が異なり、新たな研究課題となった。
これら一連の成果は、学生の優秀講演賞の受賞のほか、原著論文2報がHot Topics論文に選出されるなど、客観的にも高い評価を受けた。さらに、2021年12月に一年延期の後にオンライン開催された環太平洋国際化学会議（Pacifichem）にて招待講演を行い、研究を締め括った。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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