本研究の目的は、われわれがこれまで開発してきた透過型高分解能電子エネルギー損失(EELS)電子顕微鏡の空間分解能の向上および検出効率の向上により、カーボンナノチューブや最近出されたBNナノチューブ先端、さらには最近見出されたC_<60>ポリマーの電子状態を明らかにすることである。本研究により以下の(1)・(3)の成果が得られた。 (1)試験的に製作した約1μmφの絞りを高分解能EELS電子顕微鏡(現有設備)の一部を改造して装着したことにより、空間分解能が180nmφから35nmφへと向上した。 (2)カーボンナノチューブ先端からのスペストル測定を行い、先端部分のπ*バンドの伝導帯状態密度分布が、グラファイトシートと異なる事を初めて実験的に示した。 (3)BNナノチューブー本一本からスペクトルを測定し、六方晶BNよりもバンドギャツプエネルギーが約0.7eV小さいことを初めて実験的に示した。また、体積プラズモンピークの形状とエネルギーが、表面励起として解釈できることを示した。 (4)C_<60>ポリマー(ダイマー、一次元ポリマー、2次元ポリマー)の単結晶領域からのスペクトル測定に初めて成功した。その結果、 ・バンドギャップがC_<60>より0.1-0.3eV小さい ・バンド間遷移の強度分布がC_<60>よりブロード 以上の特徴は、ポリマー化に伴うπ結合→σ結合の変化よりもC_<60>分子の変形の結果として説明できることが明らかになった。
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