2020 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of the formation, structure of 1-dimensinal chain of C20 fullerene and an attempt to generate 2-dimensinal island.
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18K04936
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
黒川 修 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90303859)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | フラーレン / 走査トンネル顕微鏡 / 小さなフラーレン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々が独自に見つけた貴金属表面上の炭素ナノ構造の同定および構造変化の試みを行った．研究開始時点で，構造の同定に関してはex-situでの赤外分光の結果から確実なものと考えていたが，その後の検証の結果，必ずしもスペクトルが再現しない場合があることが明らかにになったため，走査トンネル分光（STS）と第一原理計算によるシミュレーションの比較による構造の同定を行った．我々の炭素ナノ構造は表面上で比較的動きやすいため，STSの成功確率が低く，実験に多くの時間を要したが，実験の結果得られたスペクトルは第一原理計算の結果とよい一致を示しており，我々の構造は当初の目論見通り，C20１次元重合体であると考えられる．
構造変化の試みとしては，二つの方法を試みた，ひとつは炭素プラズマ照射時に試料に電圧を印加する方法である．これまでの研究により炭素プラズマ照射時に正の電圧を貴金属表面に印加すると，炭素構造は形成されにくく，逆に負の電圧を印加すると炭素構造が形成されやすいことが明らかになっていたが，今回負電圧を調整することで，炭素構造が並んで形成されるバンドル状の構造が得られることが明らかになった．STSの結果からはこれらは新たな重合体ではなく，上記1次元重合体が近接したものであるとの結果が得られた．バンドル内の1次元鎖間距離に比較的大きな分布があることもこの結果を支持するものとなっている．もう一つの方法は実験の過程で構造形成後の弱いアニールで構造変化を起こす可能性が示唆されたため，温度を調整しながら，アニールを行うことで島状の構造を形成することができた．STSの結果こちらの電子状態は1次元鎖のものとは異なっており，構造変更が行えることが示された．今後はex-situの分光測定の再現性の問題に関して，酸素ガスに対する安定性を調査する．
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