固体清浄表面上へのマイクロクラスターの吸着

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06403006
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 篠原 久典 名古屋大学, 理学部, 教授 (50132725)
• 研究分担者: 菅井 俊樹 名古屋大学, 理学部, 助手 (50262845)
• キーワード: マイクロクラスター / 清浄表面 / レーザー蒸発 / フラーレン / クラスター分子線

研究概要

本研究では、特に、金属原子をフラーレンケージ内部に取り込んだ新規クラスター、いわゆる金属内包フラーレン(endohedral metallofullerenes)分子の固体表面への吸着に注目して研究を行った。その結果、イットリュウム金属内包フラーレン(Y@C82)はCu(111)表面上で第一層から最密充填の秩序構造をとることが解った。一方、Y@C82のSi(111)7x7表面上への吸着では、第一層、第二層では秩序構造は観測されず、第三層から長周期に秩序構造が観測され始めることが解った。この大きな違いは、金属内包フラーレンと表面との相互作用の大きさにある。すなわち、Si(111)7x7表面はダングリング結合が多く存在するために、フラーレンとの相互作用が大きいが、Cu(111)上では金属フラーレンは比較的自由にその吸着サイトを変えることができる。
金属内包フラーレンの分子構造および結晶構造を解明する目的で、STMの実験以外に、(1)シンクロトロンX線回折;(2)^<13>C-NMR;(3)ESRの各実験を行った。X線粉末解析の結果、Y原子はC^<82>フラーレンの中心にはなく、炭素原子から2.66A離れたゲージ近くにあることが、世界に先駆けて解明された。これは、実験的な“金属原子の内包性"の初めての結果である。また、Sc_2@C_<84>金属内包フラーレンの^<13>C-NMRの結果、二つのSc原子はD2dの対称性を持つC84フラーレンに内包されていることも解明された。

研究成果

• [文献書誌] T.Kato.: "ESR Study on Structures and Dynamics of SC_3@C_<82>" J.Phys.chem. 99. 856-858 (1995)
• [文献書誌] X.D.Wang: "Raconstracted SC_2C_<84> Monolayer on the Ag (111)1×1 Surface" Phgs.Rev.B. 52. 2098-2101 (1995)
• [文献書誌] M.Takata: "Confirmation by X-ray Diffraction of the Endohedral Nature of The Metallofullerenes Y@C82" Nature. 377. 46-48 (1995)
• [文献書誌] H.Shinohara: "An Oriented Cluster Formation of Endohedral Y@C82 Metallofullerenes on clean Surfaces" J.Phys.Chem.99. 13769-13771 (1995)
• [文献書誌] T.Takahashi: "Divalent Scandium Atoins in the Cage of C_<84>" Phys.Rev.B. 52. 13812-13814 (1995)
• [文献書誌] E.Yamamoto: "^<13>C-NMR Study on the Structure of Isolated SC_2@C_<84> Metallofullerenes" J.Am.Chem.Soc.(in press).
• [文献書誌] 篠原久典: "驚きのマテリアル-超・薄・微" 日本化学会(第日本図書), 25 (1994)
• [文献書誌] H.Shinohara: "Metallofullerens:Their Formation and Characterization" Transtech Publication (in press), (1996)