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カーボンナノチューブの一次元性を用いたナノレベル反応制御〜新規ナノ反応場の構築〜

研究課題

研究課題/領域番号 04J02212
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ナノ構造科学
研究機関名城大学

研究代表者

湯村 尚史  名城大学, 理工学部, 特別研究員(SPD)

研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
2006年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2005年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2004年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード制限されたナノ空間 / 密度汎関数法 / 量子化学 / 軌道相互作用 / ナノチューブ / ホスト・ゲスト材料 / 位置選択性 / 構造有機化学 / カーボンナノチューブ / 量子サイズ効果 / 端の効果 / 金属内包フラーレン / 反応中間体 / 分子振動 / 透過型電子顕微鏡 / 共鳴ラマン分光法
研究概要

欠陥フラーレン(C_1-C_<59>)とナノチューブ内壁との共有結合生成が、どのようにナノチューブ構造の変形に寄与するかを密度汎関数法計算により検討した。その結果、ゲストとホストとの間に共有結合を生成することにより、結合部位近傍のナノチューブ表面にブタジエン型およびキノノイド型の変形が生じることが分かった。これらの結果は、内包分子の構造変形を用いて、ナノチューブ表面にsp^2骨格を保った状態で局所変形を生成させることを示した例である。
また、ナノチューブ内壁と内包分子との結合生成において、ナノチューブ内部の制限された空間がどのように影響するかを検討した。実際には、内包分子として、ナノチューブ内部空間に対して比較的サイズの大きいC_1-C_<59>欠陥フラーレンと比較的サイズの小さいカルベン分子(CH_2)を選択し、アームチェアチューブに対する内包分子の位置選択性を検討した。その結果、欠陥フラーレンC_1-C_<59>がアームチェアチューブ内壁に結合する場合、ナノチューブ軸に対して垂直なC-C結合に結合しやすいものの、カルベン分子の場合、位置選択性を示さないことが分かった。これらの違いは、ナノチューブと欠陥フラーレンの弱い相互作用に由来する。
さらに、ナノチューブ表面の局所変形が化学修飾分子カルベンの結合部位に影響を及ぼすかについても検討した。その結果、カルベン分子は、二重結合性の増加したC-C結合に結合した場合、他のC-C結合に結合する場合よりもエネルギー的に有利であることが分かった。二重結合性の増加するC-C結合は、内包カルベン分子とナノチューブ内壁との結合部位近傍のみに存在する。従って、カルベン分子によるナノチューブ化学修飾における結合部位は、ナノチューブの局所変形を用いて制御可能であることを見いだした。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2007 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (13件)

  • [雑誌論文] Cooperative Behaviors in Carbene Additions through Local Modifications of Nanotube Surface2007

    • 著者名/発表者名
      Yumura, T. et al.
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials 19

      ページ: 1028-1028

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Covalent-bond Formation in Defected Nanopeapods Induces Local Deformations on Nanotube Walls2007

    • 著者名/発表者名
      Yumura, T. et al.
    • 雑誌名

      Materials Research Society Symposium Proccedings 963E

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Local Modifications on Nanotube Surfaces Induced by Bond Formation with Encapsulated Fullerenes2007

    • 著者名/発表者名
      Yumura, T. et al.
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B 111

      ページ: 1099-1099

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Gate Effects of Vacancy-type Defects on Metal Migrations from Metallofullerenes2006

    • 著者名/発表者名
      Yumura, T. et al.
    • 雑誌名

      Nano Letters 6

      ページ: 1389-1389

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Direct Imaging of Intracage Structure in Titanium-carbide Endohedral Metallofullerene2006

    • 著者名/発表者名
      Sato, Y., Yumura, T.et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B 73

      ページ: 193401-193401

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Correlation between atomic rearrangement in defective fullerenes and migration behavior of encaged metal ions2006

    • 著者名/発表者名
      Sato, Y., Yumura, T.et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B 73

      ページ: 233409-233409

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum-size Effects Size in Capped and Uncapped Carbon Nanotubes2006

    • 著者名/発表者名
      T.Yumura, et al.
    • 雑誌名

      Annual Report Progress Chemistry Section C(Invited paper) 102(印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] End-Cap Effects on Vibraitonal Structures of Finite-length Carbon Nanotubes2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yumura, et al.
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society 127

      ページ: 11769-11769

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Which Do Ti_2C_<80> Molecules Prefer Energetically Ti_2@C_<80> or Ti_2C_2@C_<78>? : A Theoretical Study2005

    • 著者名/発表者名
      T.Yumura, et al.
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B 109

      ページ: 20251-20251

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Electronic Strictures and Band Gaps of Chains and Sheets Based on Phenylacetylene Units2005

    • 著者名/発表者名
      Kondo, M., Nozaki, D., Tachibana, M., Yumura, T., Yoshizawa, K.
    • 雑誌名

      Chemical Physics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Vibrational Analysis on Possible Peroxo Forms of Soluble Methane Monooxygenase2004

    • 著者名/発表者名
      Yumura, T., Yoshizawa, K.
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan 77

      ページ: 1305-1305

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Theoretical Study on Geometrical Features in Finite-Length Carbon Nanotubes2004

    • 著者名/発表者名
      Yumura, T., Hirahara, K., Bandow, S., Yoshizawa, K., Iijima, S.
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 386

      ページ: 1305-1305

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The Role of Fullerene Hemisphere Caps in determining the geometical features of Finite-Length Carbon Nanotubes2004

    • 著者名/発表者名
      Yumura, T., Bandow, S., Yoshizawa, K., Iijima, S.
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B 108

      ページ: 11426-11426

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2024-03-26  

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