2020 Fiscal Year Annual Research Report
Detailed characterization of SAMO utilizing Li@C60 films
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20H02808
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
山田 洋一 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20435598)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 裕 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (00775752)
福本 恵紀 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任准教授 (20443559)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | SAMO / Li@C60 / 超原子分子軌道 / 内包フラーレン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、Li@C60の分子周辺に大きく広がった非占有軌道である超原子分子軌道(SAMO)の基礎的精密計測に基づき、SAMOの有機エレクトロニクス利用の提案を目指す。本年度の研究では、その研究の基礎となる、Li@C60のよく規定された単層膜を実現し、その電子状態を実空間で捉えることに成功した。
これまで、Li@C60の薄膜はその塩の真空昇華により作製されてきた。しかし、このとき真空昇華に伴うLiの脱離が懸念されており、Li@C60の薄膜中の大多数の分子は通常のC60であった。これにより、SAMOを用いた非局在軌道を実現する上で重要になる、分子間のSAMOの重なりの効果の検討がされてこなかった。これまで研究コミュニティーで用いられてきた塩はLi@C60[PF6]塩であり、この塩中ではアニオンとカチオンの相互作用が強すぎ、これが真空昇華の際の分子の損傷につながっていることが懸念されていた。そこで、今年度の研究では、ニオンとカチオンの相互作用が弱い塩であるLi@C60[NTF2]に注目し、これの真空昇華によるLi@C60薄膜の作製を試みた。
その結果、Li@C60[NTF2]から作製されたLi@C60の単分子層中の約90％がLi@C60であることが示された。この試料を走査トンネル顕微鏡により計測したところ、SAMOが隣接分子間で非局在化している様子が直接的に観察された。本年度の成果は原著論文にまとめ、現在投稿中である。
このような試料を用いることで、今後Li@C60薄膜のSAMOのさらなる詳細計測と、これを応用するための指針の提案が可能となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、Li@C60の分子周辺に大きく広がった非占有軌道である超原子分子軌道(SAMO)の基礎的精密計測に基づき、SAMOの有機エレクトロニクス利用の提案を目指すことである。このため特に、これまで気相状態の分子のスペクトロスコピーにより計測されてきた単分子のSAMOではなく、電極上の分子膜（集合状態）としてのSAMOの理解を目指す。
本年度の研究では、その研究の基礎となる、Li@C60のよく規定された単層膜を実現し、その電子状態を実空間で捉えることに成功した。現状の薄膜中のLi@C60の含有率はほぼ蒸着原料中の含有率に等しく、90％程度を達成している。この試料を利用することで、本研究計画は順調に進めることができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究では、その研究の基礎となる、Li@C60のよく規定された単層膜を実現し、その電子状態を実空間で捉えることに成功した。現状の薄膜中のLi@C60の含有率はほぼ蒸着原料中の含有率に等しく、90％程度を達成している。この試料を利用することで、本研究計画は順調に進めることができる。
次年度からの計画は、（１）今年度作製した試料の電子ダイナミクス計測と、（２）SAMOエネルギーのさらなる低下を目指した研究、の２つの指針で行う。
（１）では、計画どおり、TRPEEM計測により、Li@C60薄膜のSAMOに励起された電子の時間ー空間ダイナミクスを調べる。（２）では、C70などの歪を導入したフラーレンにLi内包ドーピングを施すことで、SAMOエネルギーのさらなる低下を狙う。
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