2020 Fiscal Year Annual Research Report
Metal doped metallofullerenes : dual-direction charge transfer superatoms
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18K05254
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高林 康裕 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (90769655)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超伝導 / 分子性固体 / 金属内包フラーレン / 磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属内包リチウムイオン内包フラーレン (Li+@C60)は、市販されている新たな内包フラーレンであり、その電子的特性、構造、応用の可能性に近年,注目があつまっている。このLiイオン内包フラーレンに続いて研究の目標となるのは、中性のLi@C60である。なぜなら、フラーレンケージ内に中性のLi原子が存在するという状態は、「超水素原子」を作り出すことを意味するからである。しかしながら、報告された中性のLi@C60の作製方法は、効率的ではなく、時間がかかる。我々は容易に入手出来る還元剤であるデカメチルフェロセンを用いることで化学的に還元するという、簡便で、信頼性の高い、効率的な、中性のLi@C60の合成方法を開発した。この方法で作製した固体試料について、X線回折、ラマンおよびEPRを用いて研究を行った。化学還元で作製したLi@C60は、EPR不活性なダイマー化した(Li@C60)2の割合が少なく、ラジカルモノマー種(Li+@C60(-))の割合が多いことを発見した。新しい合成方法を発見したのみならず、Li+@C60とLi@C60を統合した金属内包フラーレンの特異な一群を理解する上で重要な特性に関する知見を得た。また、中性化する前のLi@C60のPF6塩は、常温常圧では内包されたLi+イオンがC60ケージ内で自由に運動するが、冷却していくと最終的に停止することが報告されている。この運動は外部のPF6-の影響を受けており、温度低下によって、Li+とPF6-との距離が縮むことで運動が停止すると考えられる。そこで、圧力印加によって、Li+とPF6-の間の距離を短くした時にどのような変化が起こるかを高圧XRDにより調べ、構造の圧力変化について調べた。この研究で成し遂げた結果は、機能性分子材料、特に分子性炭素材料を基にした拡張π電子系を研究する材料化学者らの研究にも直結するものであった。
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