ナノメター多面体分子と結晶の物性

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08354004
• 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: 齋藤 弥八 三重大学, 工学部, 助教授 (90144203) ; 斎藤 晋 東京工業大学, 理学部, 助教授 (00262254) ; 大澤 映二 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (40001763) ; 石黒 武彦 京都大学, 大学院理学研究科, 教授 (50202982) ; 安藤 恒也 東京大学, 物性研究所, 教授 (90011725)
• キーワード: 高次フラレン / 金属内包フラレン / ナノチューブ / 炭素クラスター / フラレンの物性物理

研究概要

本研究は、C_<60>分子以上の高次フラレン分子(C_<70>、C_<76>、C_<84>など)から金属内包フラーレン分子およびグラファイト・ナノチューブに至る炭素多面体分子とその結晶の基礎的物性の総合的研究に関する探査である。実際の研究活動は、分担者および関連研究者による研究会(公開)を開催し、研究討議と情報交換および研究連絡会議による研究調査および方針の検討を行った。これらは報告書に纏め、この分野の今後の発展に指針を与えた。具体的な調査内容は以下の通りである。
高次フラレンについては、フラレン分子の安定性と成長機構の解明の研究がなされ、2、3のモデルの提案および計算機実験が行われ、実験的検証と定量的理論解析が行われた。金属内包フラレン分子については、既に東京都立大および名古屋大を中心に合成、単離、結晶化に成功しており、東大および名古屋大グループにより結晶構造および炭素ケージ内での金属原子位置が決定された。今後、La@C_<82>,Gd@C_<82>など全ての金属内包分子および結晶についてその電子構造および磁気構造について、理論・実験両面から基礎的性質の研究が急務である。ナノチューブなどの多面体集合体は、メゾスコピック電子系の極めて優れたモデル物質となることが期待され、著しい量子干渉効果が期待されると同時に、チューブ直径の制御により金属伝導相と半導体伝導相を制御でき、ナノメター電子デバイスとしての発展が期待できる物質系と考えられる。電子構造および電気伝導現象などの基礎研究を中心に物性探索研究を行なれたが、今後、基礎物理およびマイクロエレクトロニックスの分野に大きな進展が期待される。

研究成果

• [文献書誌] Y.Murakami and H.Suematsu: "Magnetism of C60 induced by Photo-assisted Oxidation." Pure and Appl.Chem.68. 1463-1467 (1996)
• [文献書誌] H.Ajiki and T.Ando: "Lattice Distortion with Spacial Variation of Carbon Nanotubes in Magnetic Fields" J.Phys.Soc.Jpn.65-9. 2976-2986 (1996)
• [文献書誌] Y.Ishijima and T.Ishiguro: "Negative Photoconductancew in a Single Crystal of C60" J.Phys.Soc.Jpn.65-6. 1574-1577 (1996)
• [文献書誌] K.Ohno,Y.Maruyama,K.Esfarjani,Y.Kawazoe,N.Sato,R.Hatakeyama,T.Hirata,amd M.Niwano: "ab initio molecular dynamics simulations for collision between C60-and alkali-metal ions" Physical Review Letters. 76-19. 3590-3593 (1996)
• [文献書誌] Z.Xu,T.Nakane and H.Shinohara: "Production and Isolation of Ca@C82(I-IV)and Ca@C84(I,II)Metallofullerenes" J.Am.Chem.Soc.118. 1129-1130 (1996)
• [文献書誌] R.Saito,G.Dresselhaus,and M.S.Dresselhaus: "Tunneling conductance of connected carbon nanotubes" Phys.Rev. B53. 2044-2050 (1996)
• [文献書誌] Y.Saito,K.Nishikubo,K.Kawabata and T.Matsumoto: "Carbon Nanocapsules and Single-Layered Nanotubes Produced with Platinum-Group Metals(Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt)by Arc Discharge" J.Appl.Phys.80-5. 3062-3067 (1996)
• [文献書誌] M.Fujita,K.Wakabayashi,K.Nakada and K.Kusakabe.: "Peculiar Localized State at Zigzag Graphite Edge." Journal of Physical Society of Japan. 65. 1920-1923 (1996)
• [文献書誌] Y.Maniwa,D.Sugiura,K.Kume,K.Kikuchi,S.Suzuki,Y.Achiba,I.Hirosawa,K.Tanigaki,H.Shimoda,and Y.Iwasa: "Determinantion of 13C NMR isotropic Knight shift and deviation from BCS relation in A3C60 superconductors" Phys.Rev.B54. 6861-6864 (1996)
• [文献書誌] S.Hino,K.Iwasaki,K.Umishita,T.Miyazaki,K.Kikuch,& Y.Achiba: "Photoelectron spectra of metal full erenes:Are metal full erenes molecular crystals or not?" J.Electron Spectrosc.Rel.Phenom.78. 493-493 (1996)