2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19H00890
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
中嶋 敦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30217715)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノクラスター / 超原子 / 超原子周期律 / 超原子集積膜 / ヘテロ接合界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、従前の原子・分子単位の蒸着集積法の限界を超えて、原子数を峻別して精密に集合構造化させた金属内包シリコンケージナノクラスターM＠Si16の「超原子」と呼ばれる擬球形のナノクラスターを対象として、ナノ物質科学の重要な未踏領域である「超原子周期律による精密層界面の機能物性科学」の構築を行った。前年度までに行った3族から5族の金属原子の内包の成果を踏まえて、5族よりさらに後期の6族～9族の原子および様々なSi原子数からなるM@SinをC60基板に担持させ、その安定性を電荷状態や酸素曝露による化学反応性を指標に系統的に比較し、M@Sin超原子の「周期律」を解明した。
実験では、M@Sin超原子はマグネトロンスパッタナノクラスター合成装置によって気相中で合成し、四重極質量選別フィルターを通じて単一組成のナノクラスターをソフトランディング条件でC60基板に0.6 ML相当蒸着した。試料を真空を維持したまま光電子分光測定装置に搬送し、X線光電子分光 (XPS)、および紫外線光電子分光 (UPS) による電子物性の評価を行った。
6族タングステン (W) を内包したW@Si16超原子を蒸着する前後でのUPSスペクトル の変化から、W@Si16からC60基板に電子が供与され、さらに、C60基板上で+2価となることで電子的安定化要因 (68電子閉殻) を満たすとともに、金属原子の大きさがSi16ケージの内部空間に適合して幾何的安定化要因 (高い対称性)を満たすと、化学的安定性が高くなることを明らかにした。7族～9族の金属原子では、16個もしくは、13個などの原子数のSiケージに対しては、電子的、幾何的、いずれかの安定化要因を満たせず、反応性が上昇することがわかった。
以上のように本研究では、M@Sin超原子の「周期律」における電子的、幾何的要因の役割を明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(13 results)
