フラーレン結晶とフラーレン化合物の物性

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05233102
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 壽榮松 宏仁 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (70013513)
• 研究分担者: 溝口 憲治 東京都立大学, 理学部, 助教授 (40087101) ; 藤井 保彦 東京大学, 物性研究所, 教授 (00013524) ; 田沼 静一 いわき明星大学, 理工学部, 教授 (70013448) ; 川村 春樹 姫路工業大学, 大理学部, 教授 (00192005) ; 上村 洸 東京理科大学, 理学部, 教授 (60011475) ; 石黒 武彦 京都大学, 理学部, 教授 (50202982)
• キーワード: フラーレン結晶 / フラーレン化合物 / 構造相転移 / 超伝導 / C_<60> / C_<70>

研究概要

構造相転移;C_<60>結晶における低温での超格子構造相の観測およびガラス転移における構造緩和現象の観測(X線回折、NMR)を行ない、分子回転状態から方位凍結への過程が少なくとも3段階を経ることを明かにした。C_<70>結晶については、高圧実験によって、分子の凍結状態からスピニング回転を経て自由回転状態への相転移の圧力対温度相図を決定し、転移温度の著しい圧力依存性を明らかにした。さらに^<13>C-NMR実験によって、C_<70>分子回転のダイナミックスを明らかにした。金属内包フラーレンLa@C_<82>結晶については、微小単結晶について放射光X線回折により空間群を決定し、初めて内包分子結晶の構造の特徴を明らかにした。
電子的性質;単結晶におけるホール係数の測定を初めて行ない、ホール移動度の絶対値および温度依存性が非常に小さく分子性結晶に特徴的な伝導特性を持つことを明らかにした。
超伝導機構;NMR実験から種々の化合物における電子状態密度とTcとの関係を詳細に決定し、BCS理論による超伝導機構でほぼ説明できる段階に達した。またコヒーレンス長等の基礎的物理量を決定した。一方、C_<70>アルカリ化合物については、組織的な研究を行なったが、現在、新しい超伝導体の発見には至っていない。 光学的性質;PASによる光吸収実験において、低温での構造相転移に関連するバンド内準位を観測し、分子の方位乱れによる電子構造への影響を始めて観測した。物質開発については、Hg系化合物の開発、さらに炭素系以外で正20面体対称性を持つボロン化合物の超伝導の可能性を予言した。

研究成果

• [文献書誌] H.Suematsu,T.Arai,Y.Murakami,K.Kikuchi,Y.Achiba,I.Ikemoto: "Magnetic and Electronic Properties of Pure and Alkali-doped C_<60> Crystals" Materials Science and Engineering. 19. 141-145 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami,T.Arai,H.Suematsu,K.Kikuchi,N.Nakahara,Y.Achiba,I.Ikemoto: "Magnetic Properties of Cs-C_<60>" Fullerence Science Tech.1. 351-363 (1993)
• [文献書誌] Y.Murakami,T.Shibata,T.Arai,H.Suematsu,Y.Yoshida: "Structural,Magnetic and Superconducting Properties of Graphite Nanotubes" J.Phys.Chem.Solids. (in press). (1994)
• [文献書誌] H.Kawamura,Y.Akahama,M.Kobayashi,Y.Hasegawa,H.Shinohara,H.Sato,Y.Saito: "Simple Rhombohedral Structure of C_<70> under High Pressure" Jpn.J.Appl.Phys.32. L101-L103 (1993)
• [文献書誌] M.Kobayashi,Y.Akahama,H.Kawamura,H.Shinohara,H.Sato,Y.Saito: "Structure and Physical Properties of Iodine-doped Fullerenes" Materials Science and Engneering. B19. 100-104 (1993)
• [文献書誌] M.Kobayashi,Y.Akahama,H.Kawamura,H.Shinohara,H.Sato,Y.Saito: "Structure Sequence and Possible Superconductivity in Potassium-doped Fullenrene C_<70>Kx" Physical Review. B48. 16877-16880 (1993)
• [文献書誌] H.Kawamura,Y.Akahama,M.Kobayashi,H.Shinohara,H.Sato,Y.Saito,T.Kikegawa,O.Shimomura,K.Aoki: "Solid C_<70> under High Pressure-High Temperature" J.Phys.Chem.(in the press).
• [文献書誌] K.Maruyama,T.Tsuzuki,T.Ishiguro,H.Endo,K.Kikuchi,Y.Achiba,I.Ikemoto: "Photoacoustic Spectrocsopy Studies in the FCC Crystals of C_<60>" J.Phys.Soc.Jpn.62. 2899-2893 (1993)
• [文献書誌] A.Otsuka,T.Ban,G.Saito,H.Ito,T.Ishiguro,N.Hosoito,T.Shinjo: "Superconducting Characteristics of M_3C_<60>(M=K,Rb)under Magnetic Field" Synthetic Metals. 55-57. 3148-3153 (1993)
• [文献書誌] A.Otsuka,T.Ban,G.Saito,H.Ito,T.Ishiguro,N.Hosoito: "The GL Coherence Lengths of C_<60> Based Superconductors" Fullerence Science of Tech.1. 287-290 (1993)
• [文献書誌] S.Shimomura,Y.Fujii,S.Nozaka,K.Kikuchi,Y.Achiba,I.Ikemoto: "Pressure-Induced Phase Transition in an Orthorhombic C_<60> Crystal" Solid State Commun.85. 471-473 (1993)
• [文献書誌] S.Shimomura,H.Kawada,S.Nozaka,Y.Fujii,K.Kikuchi,Y.Achiba,I.Ikemoto: "Structural Study of Orthorhombic C_<60> Crystal under High Pressure" Acta Cryst.(in the press).
• [文献書誌] K.Mizoguchi: "Solid C_<70>: Anisotropic Molecular rotation and Orientational Ordering Transition" J.Phys.Soc.Jpn.62. 1131-1134 (1993)
• [文献書誌] K.Mizoguchi: "Nuclear Magnetic Resonance Study of Fullerence Solids and Theru Compounds" Materials Science and Engineering. B19. 146-153 (1993)
• [文献書誌] K.Mizoguchi: "NMR Investigation on C_<60> Superconductors:CsxRb3-x(x=1,2)" Synth.Metals. 56. 3063-3068 (1993)
• [文献書誌] K.Mizoguchi: "NMR Investigation of Molecular Dynamics of C_<60> and C_<70> Solids" Synth.Metals. 56. 3057-3062 (1993)