2012 Fiscal Year Research-status Report
光電子分光法による孤立五員環則を満足しない内包フラーレンの電子構造解明
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24550026
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
日野 照純 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (10105827)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 隆文 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (70260156)
八木 創 愛媛大学, 理工学研究科, 助教 (90442532)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 光電子分光 / フラーレン / 電子状態 |
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| Research Abstract |
孤立五員環則を満足する内包フラーレンEr2@C82(I), Er2@C82(III), Er2C2@C82(I) Er2C2@C82(III), Gd3N@C80およびLu内包フラーレンの紫外光電子スペクトル（UPS）を測定し、これらフラーレン類の電子状態についての情報を得た。Er内包フラーレンのUPSは、ケージ構造が同じであれば、類似の電子状態を持つという経験則に沿っているものであった。また、C2内包の有無により、結合エネルギー4eV付近に微妙な電子状態の違いが観測された。密度汎関数法（DFT）を用いて電子構造の解析を行ったところ、この違いは内包されたC2に由来することが判明した。Gd3N@C80の電子構造はTm3N@C80のものとよく似たものであった。Lu内包フラーレンでは、Lu4f由来の構造が観測された。また、内包金属種が同じであってもケージのサイズが異なれば、電子状態が大きく変化することが見いだされた。
本研究の主目的である孤立五員環則を満足しない（Non-IPR）内包フラーレンSc3N@C68のUPSとX線光電子スペクトル（XPS）の測定に成功した。Sc3N@C68のUPSには、他の内包フラーレンに観測される以上の多数の構造が観測された。このスペクトルを検討するために、DFTによる計算を行い、紫外光電子スペクトルの解析を行った。DFT計算により求められたSc3N@C68の電子構造からつくられたシミュレーションスペクトルは実測のUPSを非常に良く再現するものであり、実験と計算の妥当性を互いに保証するものであった。Sc3N@C68のXPSを他の内包フラーレンSc3N@C78やSc3N@C80と比較したところ、フラーレンケージサイズが小さくなるほどSc2pとN１は低結合エネルギー側にシフトすることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
Non-IPRフラーレンSc3N@C68は熱的に不安定ではないかと思われたが、680K程度にまで加熱しても壊れることなく昇華可能であることが判明した。そこで、光電子分光に適した清浄表面を持つSc3N@C68の蒸着膜の作成に成功し、定量的な解析に耐えうる紫外光電子スペクトルを得ることが出来た。
また、理論計算の順調に進行しており、ほぼSc3N@C68の電子構造と内包原子団の構造を明らかに出来つつある。
他のIPR内包フラーレンの測定も順調に進行しており、ほぼ研究目的の80％以上が達成された。
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| Strategy for Future Research Activity |
Sc3N内包フラーレンのXPSを比較することにより明らかとなったSc2pやN1s準位の化学シフトの奇妙な振る舞いの原因を明らかにする。これにはDFT計算だけでは解決できない可能性が高いので、他の内包フラーレンのXPSを測定することにより、電子移動の様子を検討する。
また、理論計算の手助けを得て、Non-IPRフラーレンの安定性について検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初の計画では、理論計算を行うためにWork stationを購入する予定であったが、昨年度に導入した64bit版Windows上で稼働できるプログラムモジュールGaussian09の能力が非常に高いことが判明したので、パソコンを複数台購入して計算を行わせる予定である。
また、前年度に引き続き内包フラーレンの光電子分光測定を行う関係で、真空関係の部品を購入する。
さらにこれまでの研究により十分な研究成果が得られているので、学会発表や論文出版のための経費に充当する。
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[Journal Article] Photoelectron Spectroscopy of Sc3N@C782012
Author(s)
Shojun Hino*, Masashi Zenki, Takeyuki Zaima, Yusuke Aoki, Sosuke Okita, Tomona Ohta, Hajime Yagi, Takafumi Miyazaki, Ryohei Sumii, Haruya Okimoto, Yasuhiro Ito, Hisanori Shinohara
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Journal Title
J. Phys. Chem. C
Volume: 116
Pages: 165-170
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Ultraviolet Photoelectron Spectra of Er2@C82(I), Er2@C82(III), Er2C2@C82(I) and Er2C2@C82(III)2012
Author(s)
Takafumi Miyazaki, Ryohei Sumii, Hisashi Umemoto, Haruya Okimoto, Yasuhiro Ito, Toshiki Sugai, Hisanori Shinohara, Takeyuki Zaima; Hajime Yagi, Shojun Hino
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Journal Title
Chem. Phys.
Volume: 397
Pages: 87-91
DOI
Peer Reviewed
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