2015 Fiscal Year Research-status Report
薄膜堆積曲面を利用した磁性金属原子内包フラーレン生成法の開発
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26400419
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
本橋 健次 東洋大学, 理工学部, 教授 (50251583)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 貴司 東洋大学, 学際・融合科学研究科, 准教授 (90470343)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | フラーレン / 原子内包 / イオンビーム / 表面散乱 / 質量分析 / X線光電子分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄原子内包C60フラーレンは磁気共鳴画像診断法（MRI)における安全で高コントラストな造影剤として注目されているが、未だその生成法や単離法は確立されていない。
本研究では鉄原子内包フラーレンの生成と単離を同時に行い得る新しい技術の開発を目的とし、C60フラーレンイオンビームとフェロセン終端チオール自己組織化単分子膜(Fe-SAM)の多重散乱過程を調べた。Fe-SAMを吸着させた円筒凹面ガラスと円筒凸面ガラスを、直径1.2mmのステンレス製ベアリングを間に挟んで対向させることにより、奥行き20mmのFe-SAM円筒面間チャネルを作製した。4.8keVのC60二価イオンビームを、このFe-SAM円筒面間チャネルに入射し、C60イオンとFe原子の多重散乱による内包過程の存在を調べた。内包過程の有無は、Fe-SAM円筒面間チャネル内を散乱後に出射した粒子の質量を測定することにより調べた。外部電界による透過粒子の変位y及び、透過粒子が検出器に到達するまでにかかる飛行時間Tの2つの物理量を測定することにより、透過粒子の質量分析を行った。その際、外部電界の強度を上げ、飛行時間分解能も上げることで、質量分析の分解能を昨年度よりも向上させることに成功した。その結果、質量数600から800の領域にいくつかの構造を持つ質量スペクトルが得られ、Fe原子とC60分子が結合した二価のFeC60分子の生成が示唆された。さらに、鉄原子内包C60フラーレンイオンが変位した可能性のある場所に導電性ガラス基板を設置し、粒子を堆積した後、その部分の表面原子組成をX線光電子分光法（XPS)により調べた。しかし、XPS分析結果からは、導電性ガラス基板表面にFe原子の存在は確認できなかった。
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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
本研究の最終目標は鉄原子内包フラーレンの生成と単離の可能性を実験的に検証することである。実験で得られた質量分析スペクトルには、鉄(Fe)原子とC60フラーレン分子が結合したFeC60分子（二価イオン）と考えられる成分が確認でき、外部電界による変位も確認された。このことは、FeC60分子（二価イオン）を選別しながら特定の場所に運ぶことが可能であることを示している。したがって、その場所に基板を設置することで、FeC60分子を単離した状態で堆積することが可能である。このことから、最終目標に対して60％程度の成果が得られたと考えられる。しかしながら、まだ堆積したFeC60膜の存在を実験的に確認できていない。また、鉄原子がフラーレン分子に内包されたかどうかを調べる実験は行っていないため、次年度に向けて残り40％程度が課題として残されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度に向けて、大きく2つの課題がある。第一の課題はFeC60（二価イオン）分子を基板上に単離堆積し、その存在を確認することである。単離しながらの堆積についてはこれまでに可能性を確認したので、今後はその存在を確認し得る量にまで増やすことが必要である。そのためには、C60イオンビームの強度を上げると共に、FeSAM膜に入射する前に十分減速することにより内包確率を上げることが必要である。第二の課題は、FeC60分子が鉄(Fe)原子を内包していることを実験的に確認することである。これには、十分な量を堆積したFeC60分子に対し、レーザー脱離イオン化質量分析と高速液体クロマトグラフ分析を行うことにより評価する。
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| Causes of Carryover |
27年度は実験に必要な物品費と成果発表に伴う国内出張の旅費が主な支出であるが、成果発表に適した国際学会がなく外国出張は行わなかったため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は実験に必要な消耗品の購入に充てる計画である。
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