日米科学技術協力における新材料に係る調査研究

• 研究課題/領域番号: 03044149
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 丸山 有成 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (40013479)
• 研究分担者: FISCHER John ペンシルバニア大学, 物理学科, 教授 ; 鵜川 彰人 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (50211074) ; 鈴木 敏泰 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (60260030) ; 谷垣 勝巳 日本電気株式会社, 基礎研究所, 研究員 ; 徳本 圓 通産省, 電子技術総合研究所, 主任研究官 ; 斎藤 弥八 三重大学, 工学部, 助教授 (90144203) ; 吉田 博 東北大学, 理学部, 助教授 (30133929) ; 坂東 俊治 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (20231540) ; 井口 洋夫 岡崎国立共同研究機構, 機構長 (00100826) ; 関 元 IBMアルマデン研究所, 研究員 ; B E.Johnson IBMアルマデン研究所, 研究員 ; R S.Bethune IBMアルマデン研究所, 研究員 ; 斎藤 晋 NEC基礎研究所, 探索研究部, 研究員 ; 真庭 豊 東京都立大学, 理学部, 助手 (70173937) ; 壽榮松 宏仁 東京大学, 理学部, 教授 (70013513) ; 阿知波 洋次 東京都立大学, 理学部, 助教授 (20002173) ; 市村 憲司 熊本大学, 理学部, 講師 (00151481) ; 鈴木 正継 ニューヨーク州立大学, 物質研究センター(ビンガムトン), 助教授 ; WHITTINGHAM ニューヨーク州立大学, 物質研究センター(ビンガムトン), 教授 ; 城谷 一民 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (90110692) ; 榎 敏明 東京工業大学, 理学部, 教授 (10113424) ; 大塩 寛紀 東北大学, 理学部・化学, 助教授 (60176865) ; 宮島 清一 日本大学, 文理学部, 講師 (30157648)
• 研究期間 (年度): 1991 – 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 11,000千円 (直接経費: 11,000千円); 1993年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 1992年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円); 1991年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
• キーワード: 超微粒子 / レーザーパイロリシス / 超伝導 / フラーレン / C_<60> / カーボンナノチューブ / 遠赤外反射分光 / 導電性有機結晶 / 新材料 / 液晶 / 強磁性 / 層状化合物 / 層間化合物

研究概要

平成5年度の調査研究は、1名の若手研究者(坂東俊治)の長期派遣及びハワイにおける日米セミナーの開催、及び1名の短期派遣によって行われた。
1.長期派遣による調査研究(平成5年10月20日-平成6年3月17日)
分子科学研究所助手坂東俊治を米国ケンタッキー大学応用エネルギー研究センター(P.Eklund教授)に派遣して、有限系における電子スピンの磁気秩序に関する調査研究を行った。ここでいう有限系とは、対象物質の低圧不活性ガス中でのレーザーパイロリシスにより気相合成される超微粒子で、CoS_2及びMoS_2の二種の系について、それぞれの磁気的あるいは電気的特性を研究した。
レーザーパイロリシスによる超微粒子の生成法は全く新しい方法であり、まずそのメカニズムを明らかにするために鉄カ-バイド系の相図を手がかりとし、反応室の圧力、レーザーパワー等を系統的に変化させて反応状態の定性的分析を行った。これらの実験によって超微粒子生成の指導原理を一応確立し、それに基づいて以下の実験を行った。
Co系については、C_2H_5Co(CO)_2を反応物質とし、諸条件を制御することによって粒子径8nmの純粋なCoS_2超微粒子を安定に合成し得ることを見出した。この試料を用いた磁気秩序に関する研究は現在継続中である。
一方Mo系については、まず同様な方法で粒子径8nmの超微粒子を作成し、さらにそれにRbのインターカレーションを試みた。140℃、2時間反応という条件で粒子を融合させることなくRbをインターカレイトさせることができた。なお同様な条件ではバルク試料へのインタカレーションは認められなかった。この点は、新物質合成法としての超微粒子の応用という意味で注目に値いする。なお、得られたRb_<0.3>MoS_2の超伝導特性についての研究は現在継続中である。
以上の調査研究は、平成5年10月20日-平成6年3月17日の約5ケ月間にわたって行われ、日米の共同研究としても有意義な活動であった。
2.日米共同セミナーによる調査研究(平成5年7月19-23日、於ハワイ)
ハワイ、ホノルルにおいて平成5年7月19-23日の間、「C_<60>およびそれに関連する化合物の物理と化学」と題する共同セミナーを開催し、現在材料研究の分野で最もホットな問題について日米合同の調査研究を実施した。米国側からは、J.Fischer教授を代表とする16名、日本側からは本研究分担者を含む14名、さらにヨーロッパから2名(スイス、ドイツ)の研究者を加えて計32名の参加者を得て、5日間にわたる十分な討論を通じて調査研究が実施された。
セミナーの内容としては、C_<60>分子一個の構造、電子状態の問題から、それが分子性固体を形成したときの構造と物性及び分子動力学的挙動などがまず検討された。続いて、化学反応によってC_<60>分子を修飾して新しい性質を付与させる試みもいくつか双方より紹介された。アルカリ金属をドープしたC_<60>固体の固体物性、構造などの詳細な実験結果が示され、新しい理論的解析の方法も示された。又、新しい話題として、金属内包フラーレンや単層壁ナノチューブに関する最新の結果が紹介され注目を集めた。
なお、本セミナーは本科学研究費、日本学術振興会及び米国NSFの三者の協力により、旅費及び会議費を調達することによって実施され、大変成功であった。
3.短期派遣による調査研究
平成4年度の長期派遣者である鵜川彰人の調査研究を完成するために、再び平成6年2月20日-3月1日の間フロリダ大学物理学科D.B.Tanner教授の研究室に派遣して、有機電導体の遠赤外反射分光法について調査研究を実施した。

研究成果

• [文献書誌] 丸山有成 他2名: "Mobility of charge carriers in vapor-phase grown C_<60> single crystal" Chem.Phys.Lett.214. 39-44 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 谷垣勝巳 他4名: "Structure and superconductivity of C_<60> fullerides" J.Phys.Chem.Solids. 54. 1645-1653 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 徳本圓 他5名: "Characterization of Superconducting alkali and alkaline-earth fullerides prepared by thermal decomposition of azides" J.Phys.Chem.Solids. 54. 1667-1673 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 吉田博 他1名: "Similarity and dissimilarity of doped fullerenes and oxides superconductors from the view point of electronic structure" J.Phys.Chem.Solids. 54. 1817-1824 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 斎藤弥八 他7名: "Carbon nanocapsules encaging metals and carbides" J.Phys.Chem.Solids. 54. 1849-1860 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 丸山有成(一部分担執筆): "C_<60>・フラーレンの化学" 化学同人, 9 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Maruyama et al.: "Mobility of charge carrier in vapor-phase grown C_<60> single crystal" Chem.Phys.Lett.214. 39-44 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Tanigaki et al.: "Struture and superconductivity of C_<60> fullerides" J.Phys.Chem.Solids. 54. 1645-1653 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Tokumoto et al.: "Characterization of superconducting alkali and alkaline-earth fullerides prepared by thermal decomposition of azides" J.Phys.Chem.Solids. 54. 1667-1673 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Yoshida et al.: "Similarity and dissimilarity of doped fullerenes and oxides superconductors from the view point of electronic structure" J.Phys.Chem.Solids. 54. 1667-1673 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Saito et al.: "Carbon nanocapsules encaging metals and carbides" J.Phys.Chem.Solids. 54. 1849-1860 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Maruyama: Kagakudojin. C_<60>.Fullerene Chemistry, 98-106 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] 丸山 有成: "Novel Molecular Suptem C_<60>:Fullerites and Fullerides" Mol.Crgst.Lig.Crgst.218. 297-298 (1992)
• [文献書誌] 丸山 有成: "Electronic Structure of Alkali Metal Doped C_<60> Derived from Thermoelctric Power Measurements" Phgs.Rew.Lett.69. 3797-3800 (1992)
• [文献書誌] 市村 憲司: "Photoluminescemce and Photoconductivity of Potassium doped C_<60>" Solid Stato Commun.
• [文献書誌] 星 肇: "Opticao Secondーand ThirdーHarmonic Generations in C_<60> Film" Jpn.J.Appl.Phys.L30. 1397-1398 (1991)
• [文献書誌] 丸山 有成: "Electronic Properties of C_<60> and Alkali MetalーDoped C_<60> Thin Films or Single Crystals" Physica C. 185ー189. 413-414 (1991)
• [文献書誌] 丸山 有成: "Observation of Metallic Conductivity and Sharp Superconducting Transition at 19K in PotassiumーDoped Fulleride,C_<60>,Single Crystal" Chem.Lett.1849-1852 (1991)
• [文献書誌] 緒方 啓典: "Charge Transport and Superconducting Transition in C_<60> single Crystals and Thim Films Doped with Rubidium" Jpn.J.Appl.Phys.L31. 166-168 (1992)
• [文献書誌] 稲辺 保: "Electronic Structure of Alkali Metal Doped C_<60> Derived from Thermoelectric Power Measurements" Science(投稿中).
• [文献書誌] 宮島 清一: "Pulsedーfieldーgradient stimulatedーspinーecho NMR Study of anisotropic selfーdiffusion in smectic Ad liquid crystals" Mol.Cryst.Liq.Cryst.(発表予定).