2008 Fiscal Year Annual Research Report
分子性架橋のナノ構造およびナノ物性発現機構に関する理論的研究
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19510108
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中西 寛 Osaka University, 大学院・工学研究科, 助教 (40237326)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笠井 秀明 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00177354)
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| Keywords | 原子架橋 / 分子性架橋 / ナノ構造 / 走査トンネル顕微鏡 / 磁性 / 第一原理計算 / 量子化コンダクタンス / 吸着 |
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| Research Abstract |
昨年度は、鉄(Fe)テープポルフィリンについて、一酸化炭素、一酸化窒素、酸素分子の吸着特性を調べた。今年度は、テープポルフィリンの中心遷移金属元素の依存性を調査するため、新たに、マンガン(Mn)およびコバルト(Co)テープポルフィリンへの一酸化窒素分子(NO)の吸着について、密度汎関数理論にもとづく第一原理計算を援用して調査した。以下にその結果の概要を示す。
吸着エネルギーは、Co、Fe、Mnテープポルフィリンの順に大きくなり、それぞれ1.718eV、1.719eV、1.736eVであった。その吸着構造は、いずれもNO分子のN原子側をテープポルフィリンの中心遷移金属原子Mへ向け吸着する構造であった。安定吸着構造時のM-N-O角(中心金属M、一酸化窒素分子の窒素原子N、同酸素原子Oのなす角)の大きさは、Co-N-O(123°)<Fe-N-O(148°)<Mn-N-O(180°)の順であった。これらは、NO分子のπ*軌道と結合するポルフィリン中心遷移金属のd軌道の違いに起因することがわかった。関与するd軌道は、ポルフィリン分子面をXY、垂直方向をZ方向として、Mnの場合は、d x zおよびd y z軌道、Coの場合はd z z軌道であった。
電気伝導性に関しては、Feの場合、NO吸着により金属から絶縁体へ変化したが、Mnでは、伝導性の減少にとどまり、絶縁体へは変化しなかった。なお、Coの場合は吸着前から絶縁体であり変化は生じない。
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