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カーボンナノチューブを基にしたナノ構造体の物性解明

研究課題

研究課題/領域番号 16740169
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 物性Ⅰ
研究機関東京大学

研究代表者

大谷 実  東京大学, 物性研究所, 助手 (50334040)

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
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード金属内包フラーレン / カーボンナノチューブ / 電位一定の第一原理計算 / 手法開発 / フラーレン / FET素子 / 非線形光学効果
研究概要

フラーレン内包カーボンナノチューブ(ピーポッド)は内包するフラーレン種やその向きによって金属又は絶縁体的な電子状態を持つように制御可能である.従ってピーポッドは電子素子への応用が期待されている.しかし、内包種や向きを後から制御するのは容易でない.そこで,本研究では金属内包フラーレンに注目した.金属内包フラーレンは金属を内包している為に,外場(電場・磁場)によってフラーレンの向きを制御できる可能性がある.本年度は金属内包フラーレン(Ti_2C_2@C_<78>)の電子状態を詳細に調べた.その結果,Ti原子とフラーレンケージの炭素との間にイオン結合と共有結合の特徴を併せ持つ結合が存在する事が明らかにたった.この結合によりTi原子はケージに強く束縛されており,La内包フラーレンとは違い,金属原子はフラーレン内で回転しない.内包されたC_2分子は2つのTi原子の間で自由に回転している.金属原子がフラーレン内で自由に回転していない事から,このような系では金属に直接力を及ぼせばフラーレンはナノチューブ内で回転させる事が可能である.例えば,内包金属はイオン化している事から電場による制御が考えられる.
金属内包フラーレンを内包したピーポッドの予備計算を行った.電子状態の解析を行うと内包金属のd電子が,距離が離れているにも関わらずナノチューブのπ電子と直接相互作用している事が分かった.従来のピーポッドにおけるナノチューブとフラーレンの相互作用はπ軌道間が主である.従って,金属内包フラーレンピーポッドにおいては従来とは異なる電子状態の変調が予想される.
本研究プロジェクトは本年度で終了するが,本プロジェクト中に開発したナノ構造体に電場を印可するプログラムを用いて,今後もピーポッドの電子状態制御の可能性を探索する予定である.

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

    (6件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] Formation of titanium-carbide in a nanospace C_<78> fullerenes2007

    • 著者名/発表者名
      M.Otani, S.Okada, A.Oshiyama
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 438

      ページ: 274-278

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] First-principles molecular dynamics simulation of biased electrode/solution interface2007

    • 著者名/発表者名
      O.Sugino, I.Hamada, M.Otani, 他3名
    • 雑誌名

      Surface Science (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of encapsulated atoms on the electronic structure of the fullerene cage : A case study on La_2@C_<78> and Ti_2C_2@C_<78> via ultraviolet photeelectron spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      S.Hino, M.Kato, D.Yoshimura, H.Moribe, H.Umemoto, Y.Ito, T.Sugai, 他4名, 9番目
    • 雑誌名

      Physical Review B 75

      ページ: 125418-125418

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Role of phonon anomaly in superconductivity of vanadium and selenium under high pressures2007

    • 著者名/発表者名
      N.Suzuki, M.Otani
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Condensed Matter 19

      ページ: 125206-125206

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Enhanced Si and B diffusion in semiconductor-grade SiO_2, and the effect of strain on diffusion2006

    • 著者名/発表者名
      M.Uematsu, H.Kageshima, 他5名, 6番目
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 508

      ページ: 270-275

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] First-principles calculation of charged surfaces/interfaces: A planewave non-repeated slab approach2006

    • 著者名/発表者名
      Minoru Otani, Osamu Sugino
    • 雑誌名

      Physical Review B 73

      ページ: 115407-115407

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2020-05-15  

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