孤立クラスターにおける結合転換の確立とボレンの創製

• 研究課題/領域番号: 15K14106
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 金属物性・材料
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 木村 薫 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30169924)
• 連携研究者: 内田 紀行 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノエレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (60400636)
• 研究協力者: 山村 仁 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科 ; 山崎 翔平 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 分子軌道計算 / 金属結合 / 共有結合 / Wood-Saxonポテンシャル / 水素吸蔵 / 液体ボロン / コンプトン散乱 / 金属結合クラスター

研究成果の概要

金属結合クラスターの軌道エネルギーはWoods-Saxonポテンシャルの電子準位と良く対応し、一方、共有結合クラスターでは対応しなかった。Woods-Saxonポテンシャル中の電子は自由電子に相当し、このポテンシャルを使って、クラスターの金属結合を評価できることを明らかにした。また、Al13－は正20面体クラスターが安定構造となり、B13－は三角格子平面構造が安定になる理由を明らかにした。一方、ボレンの創製は、検討中に他の複数のグループにより報告があり諦めた。これに代わり、液体ボロン中の主たる結合が共有結合であることを発見した。

研究成果

• [雑誌論文] Visualizing the Mixed Bonding Properties of Liquid Boron with High-Resolution X-Ray Compton Scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: J. T. Okada, P.H.-L. Sit, Y. Watanabe, B. Barbiellini, T. Ishikawa, Y.J. Wang, M. Itou, Y. Sakurai, A. Bansil, R. Ishikawa, M. Hamaishi, P.-F. Paradis, K. Kimura, T. Ishikawa, and S. Nanao
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 114 号: 17 ページ: 177401-177401
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.177401
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 正二十面体Alクラスターの水素吸蔵媒体としての可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎翔平、山村仁、木村薫
  • 学会等名: 日本金属学会 2017年春期(第160回)講演大会
  • 発表場所: 首都大学東京南大沢キャンパス
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] ホウ素融体中の結合状態の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田純平、石川毅彦、木村薫、七尾進
  • 学会等名: 第10回 日本ホウ素・ホウ化物研究会
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス 新領域基盤棟
  • 年月日: 2016-03-05
• [学会発表] ホウ素クラスターとクラスター固体・液体の結合転換と自己補償 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村薫
  • 学会等名: 東北大学 多元物質科学研究所 新機能無機物質探索研究センターシンポジウム
  • 発表場所: 東北大学 多元物質科学研究所 新機能無機物質探索研究センター
  • 年月日: 2015-08-21
  • 招待講演
• [備考] ホウ素は融けると金属になる？ ～宇宙実験技術を活用してホウ素の謎を解明～
  • URL: http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/22_entry394/