クラスター内包フラーレンの電子状態解析と高圧導電性の評価

• 研究課題/領域番号: 15K05477
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 宮崎 隆文 岡山大学, 安全衛生推進機構, 教授 (70260156)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 内包フラ－レン / 電子状態 / 光電子スペクトル / 高圧電気伝導度 / 光電子スぺクトル / 電気伝導度 / 超高圧 / 光電子分光 / 電子構造 / 高圧 / 金属内包フラ－レン / 電気伝導性

研究成果の概要

フラ－レンは籠状炭素化合物であり、その内部に単金属や複数原子（クラスタ－）を内包する。この内包原子からフラ－レンへの電子移動が起こり、フラ－レンの電子構造が変化する。本報告において、密度汎関数計算と組みした紫外光電子分光スペクトル（ＵＰＳ）解析からクラスタ－の幾何構造やフラ－レンの電子構造に関する重要な事項を明らかにした。また、高圧電気伝導度測定法を開発・実証研究を行い、半導体的な内包フラ－レンを加圧することにより金属的な電導性への転移を実験的に確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属およびクラスター分子を内包したフラーレンにおいて、紫外光電子分光法と密度汎関数による理論計算を組み合わせた電子状態解析を通して内包種とフラ－レンの複雑な電子相関とその多様性の一端が明らかになったことにより、内包フラ－レンに対する分子エレクトロニクスの構成材料としての可能性を示した。また、微小試料の高圧電導性評価方法の開発を通して、関連する導電性物質の物性研究に新たな知見を加えた。

研究成果

• [雑誌論文] Preparation and characterization of a new metal-intercalated graphite superconductor (2018)
  • 著者名/発表者名: Yang Xiaofan、Taguchi Tomoya、Wang Yanan、He Tong、Uchiyama Takaki、Takai Akihisa、Zhi Lei、Miyazaki Takafumi、Goto Hidenori、Eguchi Ritsuko、Ishii Hirofumi、Liao Yen-Fa、Yamaoka Hitoshi、Kubozono Yoshihiro
  • 雑誌名: Materials Research Express 巻: 6 号: 1 ページ: 016003-016003
  • DOI: 10.1088/2053-1591/aae9d2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pressure dependence of superconductivity in low- and high-Tc phases of (NH3)yNaxFeSe (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Terao, Xiaofan Yang, Xiao Miao, Lu Zheng, Hidenori Goto, Takafumi Miyazaki, Hitoshi Yamaoka, Hirofumi Ishii, Yen-Fa Liao, and Yoshihiro Kubozono
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 9 ページ: 094505-094505
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.094505
  • NAID: 120006523813
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pressure-induced superconductivity in AgxBi2－xSe3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Tong He, Xiaofan Yang, Takahiro Terao, Takaki Uchiyama, Teppei Ueno, Kaya Kobayashi, Jun Akimitsu, Takafumi Miyazaki, Takumi Nishioka, Koji Kimura, Kouichi Hayashi, Naohisa Happo, Hitoshi Yamaoka, Hirofumi Ishii, Yen-Fa Liao, Hiromi Ota, Hidenori Goto, and Yoshihiro Kubozono
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 10 ページ: 104503-104503
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.104503
  • NAID: 120006523814
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation and characterization of a new graphite superconductor: Ca0.5Sr0.5C6 (2017)
  • 著者名/発表者名: Saki Nishiyama, Hidenori Fujita, Masatoshi Hoshi, Xiao Miao, Takahiro Terao, Takafumi Miyazaki, Hidenori Goto, Tomoko Kagayama, Katsuya Shimizu, Hitoshi Yamaoka, Hirofumi Ishii, Yen-Fa Liao and Yoshihiro Kubozono
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 7436-7446
  • DOI: 10.1038/s41598-017-07763-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation of new superconductors by metal doping of two-dimensional layered materials using ethylenediamine (2017)
  • 著者名/発表者名: Xiao Miao, Takahiro Terao, Xiaofan Yang, Saki Nishiyama, Takafumi Miyazaki, Hidenori Goto, Yoshihiro Iwasa, Yoshihiro Kubozono
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 1 ページ: 014502-014502
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.014502
  • NAID: 120006382534
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Photoemission study of Li@C60 (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Yagi, Naoko Ogasawara, Masashi Zenki, Takafumi Miyazaki, Shojun Hino
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 651 ページ: 124-126
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2016.03.040
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultraviolet photoelectron spectra of Sc3C2@C80 (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Yagi, Takafumi Miyazaki, Sosuke Okita, Takeyuki Zaima, Haruya Okimoto, Noriko Izumi, Yusuke Nakanishi, Hisanori Shinohara, Shojun Hino
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 634 ページ: 98-100
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2015.06.021
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Photoelectron Spectra of Lutetium Encapsulated Fullerenes (Ⅱ) (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki, T. Wakita, T. Yokoya, H. Shinohara and S. Hino
  • 学会等名: The 23rd Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 国際学会
• [学会発表] (NH3)yNaxFeSeの圧力下での超伝導特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 寺尾貴博, 西山佐希, Miao Xiao, 宮崎隆文, 後藤秀徳, 久保園芳博, 山岡人志, 石井啓文, Liao Yen-Fa
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学（豊中キャンパス）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 高圧条件下での分子性有機固体の物性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮崎 隆文
  • 学会等名: 先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛大学（城北キャンパス）
  • 年月日: 2017-03-01
• [学会発表] ルテチウム内包フラーレンの電子構造と電荷移動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 宮崎隆文, 脇田高徳, 横谷尚睦, 篠原久典, 日野照純
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Structure and transport properties of metal-doped Bi2Se3 topological insulators under high pressure (2017)
  • 著者名/発表者名: Tong He, Takahiro Terao, Hidenori Goto, Takafumi Miyazaki, Teppei Ueno, Kaya Kobayashi, Jun Akimitsu, Hitoshi Yamaoka, Hirofumi Ishii, Yen-Fa Liao, Yoshihiro Kubozono
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Electronic structures of novel endohedral fullerene materials (2017)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Miyazaki
  • 学会等名: International conference on chemistry and materials science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Electronic and geometric structure of cluster entrapped fullerenes (2016)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Miyazaki, Hisanori Shinohara, Shojun Hino
  • 学会等名: 12th Japan-China Joint Symposium 2016
  • 発表場所: 早稲田大学（西早稲田キャンパス）
  • 年月日: 2016-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] Lu 内包フラ－レンの紫外光電子スペクトル (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮崎隆文, K. Rasika, 篠原久典, 日野照純
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学（角間キャンパス）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] (NH3)yNaxFeSeの高圧超伝導特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺尾貴博, Lu Zheng, Xiao Miao, 上杉英里, 宮崎隆文, 後藤秀徳, 江口律子, 加賀山朋子, 清水克哉, 久保園芳博
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学（角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 金属内包フラーレンの密度汎関数による分子軌道計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上眞子、宮崎隆文、八木創、篠原久典、日野照純
  • 学会等名: 日本化学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山市北区）
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] 多核原子内包フラーレン－紫外光電子スペクトルと構造・電子状態（XII）－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎隆文、高住岳、八木 創、篠原久典、日野照純
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] M2@C82(M= Y, Lu, Er, Tm)の紫外光電子スペクトルと電子構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎隆文、高住岳、八木 創、篠原久典、日野照純
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Y2@C82-C3vとLu2@C82-C3vの電子構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎隆文、高住 岳、八木 創、篠原久典、日野照純
  • 学会等名: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（北九州市）
  • 年月日: 2015-09-07
• [図書] Physics and Chemistry of Carbon-Based Materials, Basics and Applications (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Kubozono, R. Eguchi, F. Matsui, H. Goto, T. Wakita, K. Terashima, T. Yokoya, S. Okada, M. Maruyama, T. Miyazaki, S. Hino, K. Kobayashi, K. Horigane, R. Horie, J. Akimitsu, H. Okamoto,S. Hamao, T. Mikami, Y. Shimo, Y. Hayashi, H. Yamada, K. Akaike and K. Kanai
  • 総ページ数: 332
  • 出版者: Springer Nature Singapore Ltd
  • ISBN: 9789811334160