| 研究領域 | 配列ナノ空間を利用した新物質科学:ユビキタス元素戦略 |
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| 研究課題/領域番号 |
19051012
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
真庭 豊 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 教授 (70173937)
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| 研究分担者 |
松田 和之 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 助教 (60347268)
石井 広義 首都大学東京, 大学院・理工学研究科, 准教授 (90128562)
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| キーワード | NMR / カーボンナノチューブ / アイスナノチューブ / 水 / 無機エレクトライド / クラスター固体 / ボロン |
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| 研究概要 |
ありふれた元素からなる物質系においても、ナノスケールで構造を制御することにより、従来にない新奇な物性の発現が期待できる。本研究では、ナノ、あるいはサブナノメートルサイズの配列空洞を有する物質系において、このような新規物性を探索すること、またその発現機構を明らかにすることが目的である。本年度は、(1)半導体-金属型分離された単層カーボンナノチューブ(SWCNT)やボロンクラスター固体の電子状態についてのNMRによる研究、(2)錯体、ナノ構造炭素、SWCNTなどのナノ洞内の水の研究、(3)計算機シミュレーションによる、ナノ空洞内の原子・分子の物性予測を行い、顕著な進展があった。特に、(3)では以下に示す重要な結果を得た。
SWCNT内の酸素分子の構造予測:酸素分子は、スピンS=1の磁性分子であり、分子間の交換相互作用は相対的な配向に依存して、反強磁性的から強磁性的に変化しうる。したがって、適当な酸素分子の配列を実現することにより、さまざまな磁性が現れると期待される。本研究では、SWCNT内に内包された酸素分子系について、その磁性予測の最初のステップとして、SWCNT直径をパラメータとした構造予測を、計算機シミュレーションの方法により行った。SWCNT直径が小さい時は、反強磁性の1次元チェーンが、太くなると多重螺旋構造の酸素ナノチューブが形成されることが明らかになった。また、中間領域では、酸素分子が強磁性的な相互作用を示すX型に配列する、興味深い1次元鎖が現れた。
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