フラーレンの新機能探索

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05233104
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 鯉沼 秀臣 東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (70011187)
• 研究分担者: 阿竹 徹 東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (30028229) ; 斉藤 軍治 京都大学, 理学部, 教授 (40132724) ; 丸山 有成 分子科学研究所, 教授 (40013479) ; 高橋 隆 東北大学, 理学部, 助手 (00142919) ; 岸尾 光二 東京大学, 工学部, 助教授 (50143392)
• キーワード: 単結晶育成 / フラーレンの熱容量 / C_<60>薄膜 / C_<60>固体のエネルギーバンド / X線光電子分光 / 電荷移動錯体 / パルスレーザー堆積 / フラーレンの電導性

研究概要

本年度は、(1)機能探索の基本となるフラーレンの高純度化、高品質の単結晶、薄膜試料の作製と、(2)基礎物性測定法の検討とデータの収集を主要目的とする研究が行われ、以下の成果を得た。
1)C_<60>粉末試料を用いた相転移と高精度の熱容量測定から、残留溶媒の効果が明らかになり、精製法が検討された(阿竹)。2)気相法によるC_<60>、C_<70>大型単結晶の育成に成功し、光電導スペクトルを始めとする電子および熱物性データを得る(丸山、岸尾)とともに、単結晶試料を他機関にも堤供した。また、単結晶育成の過程で、表面の酸化・重合によると思われるシェルの生成を見出した(岸尾ら)。3)光・電子機能探索の材料として重要な薄膜を種々の方法により作製し、結晶性、表面のモホロジー、電子構造、化学安定性と電子物性との関連を明らかにした。エキシマレーザーを用いるパルスレーザー堆積法により、C_<60>の分解を伴わず、原子レベルの平坦性を有する薄膜を作りうること、膜の伝導度は雰囲気(酸素)に非常に敏感であること、非晶質膜のみに光導電性と光劣化現象が観測されることなどの特異な現象を見出した(鯉沼)。また超高真空下(MBE)で膜を作り、信頼できるエネルギーバンド構造とドーピングに伴う変化をX線光電子分光により求めた(高橋)。4)有機電荷移動錯体とのつながりを求めて酸化還元電位の異なる各種ドナーとの電荷移動が系統的に調べられ、フラーレンの電子受容性が定量的に評価できた(斉藤)。5)上記のほか、大気圧下の低温プラズマによるフラーレンの新合成法の開発、薄膜の耐摩擦材料としての可能性(鯉沼)、フラロールの新合成法(岸尾)、ドープ下単結晶の熱電能(丸山)、薄膜の光誘起重合(高橋)、などの興味ある知見と今後の展開を示唆する結果が得られた。

研究成果

• [文献書誌] M.Yoshimoto: "Pulsed Laser Deposition of C_<60> Thin Films with Atomically Smooth Surface" Jpn.J.Appl.Phys.32. L1081-1084 (1993)
• [文献書誌] T.Asakawa: "Fabrication of C_<60>-based thin films by laser ablation and ion plating methods" Proc.of the 3rd IUMRS(Tokyo,Japan),Sept.1.1993. to be published.
• [文献書誌] O.Odawara: "SIMS study on carbon molecular ions sputtered from various carbon allotropies" Proc.of SIMS IX Int'l Conf.,(Yokohama,Japan),Nov.7-12,1993. to be published.
• [文献書誌] 鯉沼秀臣: "研究室訪問 東京工業大学工業材料研究所 鯉沼・吉本研究室" 季刊フラーレン. 2(1). 102-107 (1994)
• [文献書誌] K.Inomata: "Production of Fullerenes by Low Temperature Plasma Chemical Vaper Deposition under Atmospheric Pressure" Jpn.J.Appl.Phys.33. L197-199 (1994)
• [文献書誌] J.Li: "C_<60> Fullerol Formation Catalyzed by Quarternary Ammonium Hydroxides" J.Chem.Soc.Chem.Commun.,1993. 1784-1786 (1993)
• [文献書誌] J.Li: "Growth and Morphology of C_<60> and C_<70> Single Crystals" J.Crystal Growth. in press.
• [文献書誌] T.Takahashi: "Electronic structure of doped C_<60>:strong correlation or lattice distortion?" Physica B. 186-188. 1068-1070 (1993)
• [文献書誌] T.Takahashi: "Photoemission study of superconductive and non-superconductive alkali-doped C_<60> and C_<70>" Materials Science and Engineering B. 19. 117-121 (1993)
• [文献書誌] A.Ito: "Photo-induced polymerization and oxidation of C_<60> studied by photoelectron spectroscopy" Chemical Physics Letters. 211. 333-336 (1993)
• [文献書誌] T.Morikawa: "Electronic structure of K_3C_<60> studied by high-energy resolved photoemission spectroscopy" Solid State Communications. 87. 1017-1021 (1993)
• [文献書誌] Y.Maruyama: "Mobilities of Charge Carriers in C_<60> Orthorhombic Sinlge Crystal" Solid State Communications. 88. 177-181 (1993)
• [文献書誌] Y.Maruyama: "Mobility of charge carriers in vapor-phase grown C_<60> single crystal" Chemical Physics Letters. 214. 39-44 (1993)
• [文献書誌] 丸山有成: "単結晶(C_<60>)" 応用物理. 62. 1036-1037 (1993)
• [文献書誌] Gunzi Saito: "Preparation and Ionicity of C_<60> Charge Transfer Complexes" Synthetic Metals. (accepted).
• [文献書誌] 川路 均: "フラーレンの熱物性" 炭素. 156. 40-47 (1993)
• [文献書誌] 武田 定: "新物質C_<60>の分子運動と相転移現象-柔粘性結晶としてのC_<60>" 固体物理. 28. 183-190 (1993)
• [文献書誌] Tatsuya Kitamoto: "Single-crystal Structural Study of fcc and hcp C_<60> From 107 to 298 K Using Synchrotron X-rays" Jpn.J.Appl.Phys.32. L424-427 (1993)
• [文献書誌] Toshiaki Tanaka: "Low Temperature Phase Transition in C_<70> and Solvation Effects" Fullerene Science and Technology. (in press).