高次フラーレンの探索

• 研究課題/領域番号: 05233110
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 阿知波 洋次 東京都立大学, 理学部, 教授 (20002173)
• 研究分担者: 丸山 茂夫 東京大学, 工学部, 助教授 (90209700) ; 遠藤 守信 信州大学, 工学部, 教授 (10021015) ; 日野 照順 (日野 照純) 千葉大学, 工学部, 助教授 (10105827)
• 研究期間 (年度): 1993 – 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 54,500千円 (直接経費: 54,500千円); 1995年度: 16,000千円 (直接経費: 16,000千円); 1994年度: 17,600千円 (直接経費: 17,600千円); 1993年度: 20,900千円 (直接経費: 20,900千円)
• キーワード: 高次フラーレン / 金属フラーレン / ナノチューブ / カーボンナノチューブ / 生成機構 / ナノコーン

研究概要

年度に引き続き原子数100以上の高次フラーレンの単離精製、キャラクタリゼーションを試みた。単離したC_<116>の電子吸収スペクトルはいくつかの構造を有しており、かなり少数の異性体からなっていることを示唆している。さらにC_<116>の単分子膜のSTM観測を行い、外形的にC_<60>のほぼ2倍、たまご形の構造を有していることが明らかになった(阿知波)。高次フラーレン(C_<89>,C_<90>,C_<110>)、金属フラーレン(La_2C_<80>,GdC_<82>)、Cs_1C_<60>の光電子分光法による電子状態の研究を行った。高次フラーレンのフェルミレベルから5eV以下の結合エネルギーの大きいσ電子によると考えられる結合状態は、いずれのフラーレンでも類似であることを見出した。一方5eVより浅い準位では、スペクトルは個々のフラーレンに特徴的であることを明らかにした。金属フラーレンのGdC_<82>では金属からケージに3個の電子が移動していることを明らかにした。Cs_1C_<60>の室温相は金属的な電子状態を持つことを明らかにした(日野)。炭化水素の気相熱分解法によりカーボンナノチューブを生成し、TEM及びFE-SEMによりその構造解析を行った。またナノチューブのTEM格子像に画像処理を施すことにより、100面が002面に対して本来の位置より傾いたグライド構造が三次元的なグラフアイト構造と巧みに共存していることを見出した。これによって今まで困難であったナノチューブの乱層構造的な欠陥を明確にでき、乱れた乱層構造からナノチューブの電子的性状も推定できた(遠藤)。レフレクトロン型TOF質量分析計を用いてレーザー蒸発超音速膨張法によるフラーレン生成の条件に関しての検討を行った。さらに、分子動力学法を用いたシミュレーションにより、一定温度に保った条件下での凝縮過程で孤立炭素原子から不完全ながらフラーレン構造を形成する過程を実現し、制御温度の効果について検討した(丸山)。

研究成果

• [文献書誌] Y.Maniwa et al.: "NMR Studies of super conducting Na_2AC_<60>(A=Cs,Rb,and K)fullerides" Phys.Rev.B. 52. R7054-R7057 (1995)
• [文献書誌] S.Maruyama et al.: "A molecular dynamics simulation for the formation mechanism of fullerene" Thermal Science & Engineering. 3. 105-109 (1995)
• [文献書誌] S.Hino et al.: "Ultrajiolet photoelection spectra of C_<86>andC_<90>" Phys Rev.B(in Press).
• [文献書誌] M.Endo et al.: "Evidence for glide and rotation deffects observed in well-ordered graphite fibers" J.Mater.Res.10. 1461 (1995)
• [文献書誌] R.Mitsumoto et al.: "Soft X-ray absaption.UV Photo emission,and VuV abserption spectioscopic studies of fluorjnats pulloenes" J.Electron Spectrasc.(in press).
• [文献書誌] T.Ohtsuki et al.: "Observation of radioactive fullerene families labeled with "c" J.Am.Chem Soc.117. 12869-12870 (1995)
• [文献書誌] K.Kikuchi et al.: "Characterization of the Isolated Y@C82" J.Am.Chem.Soc.116. 9367-9368 (1994)
• [文献書誌] K.Kikuchi et al.: "Encapsulation of Radioactive ^<159>Gd and ^<161>Tb Atoms in Fullerene Cages" J.Am.Chem.Soc.116. 9775-9776 (1994)
• [文献書誌] S.Suzuki et al.: "Formation and Stability of Small Metallo carbon Cluster What is the Specificity for the Formation of Stable Metallofullerenes?" Int.J.Mass Spectro.and Ion Proc.138. 297-306 (1994)
• [文献書誌] S.Hino et al.: "Ultraviolet photoelectron Spectra of C78 and C96" Chem.Phys.Lett.230. 165-170 (1994)
• [文献書誌] M.Katsumata et al.: "Epoxy Composites Using Vapor-Grown Carbon Fiber Fillers for Advanced Electro conductive Adhesive Agents" J.Mat.Res.9. 841-843 (1994)
• [文献書誌] A.Sarkan et al.: "Hemi-Toroidal Networks in Pyrolgtic Carbon Nanotubes" Carbon. 33. 51-55 (1994)
• [文献書誌] Y.Achiba et al.: "Stability,Structures,and a Hypothetical Growth Mechanism of Carbon 5/6 Network" Z.Phys,D. 26. 69-73 (1993)
• [文献書誌] T.Wakabayashi et al.: "Ring-Stacking Consideration on Higher Fullerene Growth" Z.Phys,D.26. S258-S260 (1993)
• [文献書誌] Y.Achiba et al.: "A Hypothetical Growth Mechanism of Carbon Five-and Six-Membered Ring Networks" Mater.Sci.Eng.B. 19. 14-17 (1993)
• [文献書誌] S.Hino et al.: "Ultraviolet Photoelectron Spectra of C_<82> and K_XC_<82>" Phys.Rev.B. 48. 8418-8423 (1993)
• [文献書誌] S.Hino et al.: "Electronic Structure of Metallofullerene LaC_<82>:Electron Transfer From Lanthanum toC_<82>" Phys.Rev.Lett.25. 4261-4263 (1993)
• [文献書誌] M.Endo et al.: "The Production and Structure of Pyrolytic Carbon Nanotubes(PCNTs)" J.Phys.Chem.Solids.(発表予定).