2014 Fiscal Year Annual Research Report
金属化硫黄の１次元結晶によるカーボンナノチューブの超伝導化機構の解明
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25820331
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
藤森 利彦 信州大学, 先鋭領域融合研究群環境・エネルギー材料科学研究所, 准教授 (60586824)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 一次元電子系 / 硫黄 / カーボンナノチューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、カーボンナノチューブを鋳型として一次元金属化硫黄の合成を行い、その電子物性・電気輸送特性を評価することである。特に、一次元電子系で予測されている超伝導機構の端緒を見出すことに注力して研究を進めた。これにより、余剰資源である硫黄を機能性導電材料として有効活用する新しい手法の確立をめざす。最終年度では、ホストであるカーボンナノチューブの直径やカイラリティーの異なる半金分離カーボンナノチューブ（単層及び二層）を用いた合成にフォーカスして研究を進め、金属化硫黄とカーボンナノチューブの特異な相互作用を調べた。
金属型カーボンナノチューブに内包された金属化硫黄は、２つの特徴的なラマンバンドを示すことを見出した。これらのラマンバンドは、半導体型カーボンナノチューブを鋳型として合成した金属化硫黄ではみられない。さらに、そのラマンスペクトルはバルク硫黄とは全く異なることがわかった（一次元硫黄とバルク硫黄の電子状態が異なることは、放射光を活用したX線吸収分光法やX線光電子分光法でも確認済みである）。このことは、半金分離カーボンナノチューブを用いることにより初めて明らかとなった現象であり、一次元系超伝導モデルが予測する不整合電荷密度波の前駆状態が発現した結果であると考えている。本研究により、一次元硫黄系と金属型カーボンナノチューブとの特異な相互作用が新奇な一次元ハイブリッド電子系を形成すること、理論が予測する一次元超伝導機構の兆候を見出すことができた。
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