格子定数の大きいアルカリ-C_<60>化合物の電子状態:NMRによる研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640443
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 真庭 豊 東京都立大学, 理学研究科, 助教授 (70173937)
• 研究分担者: 藤 秀樹 東京都立大学, 理学研究科, 助手 (60295467)
• キーワード: フラーレン / 超伝導 / NMR / モットー転移

研究概要

アルカリ金属をインターカレートしたC_<60>化合物の電子状態を明らかにするために、NMRを主とした実験と、これまでに得られているNMR実験のデータ解析を行い、以下のことがわかった。実験・解析は、主に超伝導相を含む3価のA_3C_<60>(Aはアルカリ金属)について行われた。
(1) 超伝導を示すfcc構造のA_3C_<60>では、顕著な電子相関の効果は見られない。
(2) 超伝導を示すfcc構造のA_3C_<60>でも、NMRの非コリンハ的振る舞いが観測されたが、この振る舞いは格子定数程度に短い平均自由行程の温度変化で説明され得ることを示した。
(3) アンモニアをドープした(NH_3)K_3C_<60>は、低温(〜50K以下)で反強磁性相に転移する。C_<60>あたり1ボーワ磁子程度の磁気モーメントを有する。
(4) アンモニアをドープした(NH_3)_xA_2BC_<60>(A,B:アルカリ金属)は、低温(〜100K)で、電子状製が変化していることが示唆された。これは、アンモニアとアルカリ金属がペアーになってC_<60>結晶のオクタヘドラルサイトに入ることによる、C_<60>サイトの対称性の変化と関連していると考えられる。
(5) これらのことから、fcc構造のA_3C_<60>における金属性の保持には、いわゆるC_<60>分子軌道のLUMOであるt_<1u>軌道が縮退していることが重要であり、アンモニア系ではこの縮退が解けて異常な超伝導転移温度の振る舞いや反強磁性(Mott絶縁体)が出現する、という描像を得た。

研究成果

• [文献書誌] Y.Maniwa: "^<13>C-NMR and static magnetic susceptibility in C_<60> superconductors" Phys.Rev.B58. 11603-11606 (1998)
• [文献書誌] N.Sato: "Analysis of ^<13>C-NMR spectra in C_<60> superconductors" Phys.Rev.B58. 12433-12440 (1998)
• [文献書誌] H.Nakao: "Structure and Phase Transition of Fullerene C_<76> Crystal Studied by X-ray Scattering" J.Phys.Soc.Jpn.67. 4117-4123 (1998)
• [文献書誌] A.Hassanien: "The atomic structure of single wall carbon nanotubos probed by STM・・・" Appl.Phys.Lett.73. 3839-3841 (1998)
• [文献書誌] H.Tou: "Antiferromagnetic ordering in (NH_3)K_3C_<60>-^<13>C-NMR studies" Synthetic Metals. 印刷中.
• [文献書誌] H.Tou: "^<13>C-NMR studies of tig-derved fullerene superconductors" Synthetic Metals. 印刷中.
• [文献書誌] Y.Maniwa: "NMR studies of ammoniated NaA_2C_<60> superconductors" Synthetic Metals. 印刷中.
• [文献書誌] H.Tou: "Mott transition and antiferromagnetic ordering in NH_3 interalated C_<60>" Physica B. 印刷中.