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巨大分子クラスターの内部温度制御と構造相転移の解明

Research Project

Project/Area Number 20038043
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

中嶋 敦  Keio University, 理工学部, 教授 (30217715)

Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Keywords分子クラスター / ナノ集合体 / 自己組織化単分子膜 / 秩序性 / アルカンチオール / 昇温脱離スペクトル / 赤外スペクトル / 2次元融解 / 負イオン光電子分光 / ナフタレン / アントラセン / テトラセン / ホールバーニング / 構造異性体
Research Abstract

本研究では、芳香族有機分子ナノ集合体について、内部温度を制御した有機結晶や薄膜の電子物性を微視的に理解するための構造相転移現象を解明することを目的として研究を推進した。平成21年度は、孤立分子とバルクの橋渡しを実現する観点から分子の有限多体系に着目し、特に温度を規定した環境下で、その構造の秩序性を解明するための実験研究に取り組んだ。特に、有機金属クラスターをプローブとすることによって、表面上に形成される2次元自己組織化単分子膜(SAM)の2次元融解に関する成果を得た。
アルカンチオールSAMにおいて注目されることは、2次元炭化水素鎖が表面上で「相」に対応する秩序状態をもつかという点である。この自己組織化したSAMの秩序性の挙動を明らかにするために、鎖長の異なる様々なアルカンチオールSAM基板を調製し、その表面上にバナジウム(V)-ベンゼン(Bz)1:2組成サンドイッチクラスター正イオンV(Bz)_2^+を10-20eV程度の入射エネルギーで打ち込み、蒸着されたサンドイッチクラスターの熱力学的安定性や配向特性を評価した。
昇温脱離スペクトルの測定からSAMの炭素鎖長がC4からC22まで長くなるにつれて、脱離しきい温度が高温側にシフトし、ナノクラスターの脱離の活性化エネルギーは、C4-,C8-SAMで約60.0kJ/molであったが、C22-SAMでは、化学吸着熱に匹敵する~150kJ/molへと著しく増大していることがわかった。また、反射型赤外スペクトル測定から、C22-SAMのように鎖長が長い場合には、V(Bz)_2クラスターは蒸着時にSAM内に進入することによって捕捉されることがわかった。そして、室温以上まで固体基板上に固定される原理は、アルキル分子鎖の自己組織化に基づく秩序化によっていることを明らかにした。これらの成果を含めて、第四回公開シンポジウム(5/30-31、東京)、および、国際シンポジウム(1/7-9、京都)においてポスター発表を行ない、さらに、成果報告会(3/7-8、東京)において研究成果について講演を行った。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2010 2009 2008

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Size-dependent magnetic properties of naked and ligand-capped nickel nanoparticles2010

    • Author(s)
      A.Sugiyama, Y.Taguchi, S.Nagaoka, A.Nakajima
    • Journal Title

      Chemical Physics Letters 485

      Pages: 129-132

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characterization of alkyl monolayer covalently bonded to Si(111) and soft-landing of vanadium-benzene sandwich clusters onto the alkyl monolayer substrate2009

    • Author(s)
      T.Matsumoto, S.Nagaoka, K.Ikemoto, M.Mitsui, M.Ara, H.Tada, A.Nakajima
    • Journal Title

      The European Physical Journal D 52

      Pages: 99-102

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mass Spectrometry and Photoelectron Spectroscopy of o-, m-, and p-Terphenyl Cluster Anions : The Effect of Molecular Shape on Molecular Aggregation Form and Ion Core Character2008

    • Author(s)
      M. Mitsui, N. Ando, A. Nakajima
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A 112

      Pages: 5628-5635

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mass spectroscopic study of metal-rich K<2.5> (KI)_n^+ nanoclusters2008

    • Author(s)
      S. H. Huh, H. S. Jeong, K. Koyasu, K. Miyajima, M. Mitsui, A. Nakajima
    • Journal Title

      Journal of Molecular Structure 886

      Pages: 39-42

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental and theoretical characterization of MS1_<16>^-, MGe_<16>^-, MSn_<16>^-, and MPb_<16>^-(M=Ti, Zr, and Hf) : the role of cage aromaticity2008

    • Author(s)
      S. Furuse, K. Koyasu, J. Atobe, A. Nakaiima
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics 129

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  • [Presentation] Excess Electron Behaviors in Oligoacene Molecular Aggregates2010

    • Author(s)
      中嶋敦
    • Organizer
      The 5th International Workshop on Electronic Structure and Processes at Molecular-Based Interfaces (ESPMI-V)
    • Place of Presentation
      千葉大学、千葉
    • Year and Date
      2010-01-27
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    • Author(s)
      中嶋敦
    • Organizer
      International Workshop on Electronic Spectroscopy for Gas-phase Molecules and Solid Surfaces (IWES2009)
    • Place of Presentation
      松島、宮城
    • Year and Date
      2009-10-13
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    • Author(s)
      大井克也、北出雄平、長岡修平、中嶋敦
    • Organizer
      第25回化学反応討論会
    • Place of Presentation
      大宮ソニックシティ
    • Year and Date
      2009-06-01
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    • Author(s)
      杉山彰教、田口洋介、長岡修平、中嶋敦
    • Organizer
      ナノ学会第7回大会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス
    • Year and Date
      2009-05-09
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  • [Presentation] Comprehensive photoelectron spectroscopic study of size selected giant nolvacene clusters : Electronic structures bridninn molecules to bulk2008

    • Author(s)
      中嶋敦
    • Organizer
      The 8th Asian International Seminar on Atomic and Molecular Physics(AISAMP8)
    • Place of Presentation
      パース、オーストラリア
    • Year and Date
      2008-11-27
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  • [Presentation] チタンーエチレンクラスターの生成分布と負イオン光電子分光2008

    • Author(s)
      北出雄平, 長岡修平, 中嶋敦
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場(福岡)
    • Year and Date
      2008-09-27
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Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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