炭素ネットワーク物質の開発と物性

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11165218
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 岩佐 義宏 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (20184864)
• 研究分担者: 安 正宣 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (10249956)
• キーワード: フラーレン / ナノチューブ / インターカレーション化合物 / フラーレンダイマー / 反強磁性 / 分子軌道秩序 / 誘電応答

研究概要

本研究の目的は、フラーレンとナノチューブの、特有のナノスケールのネットワーク構造を生かした新たな機能性を開拓することである。そのため、主にインターカレーションを中心とした新物質合成と、構造および電子状態の研究を行い、以下の新たな知見を得た。
1)カーボンナノチューブのアルカリ金属インターカレーション過程をラマン散乱、xpsなどの分光測定によって明らかにした。それによると、直径1.4nmのチューブ束の場合、K2C80,K3C80,K9C80の特徴的な状態をとりながらインターカレーションが進行する。とくに、K3C80からK9C80へのドーピングは不連続におこる。
2)フラーレンの希土類金属インターカレーション化合物の探索を行った。その中で特に安定な相としてSm3C70を見出し、その電子密度レベルにいたる精密構造を明らかにした。それによると、2つのC70分子がSmによって架橋された二量体構造を持つことが明らかになった。しかも、この二量体構造は、従来のフラーレンが直接結合したものに比べ極めて安定で、850Kまでその構造を保つことを明らかにした。
3)金属内包フラーレンLa@C82の薄膜を作製し、その誘電率をはじめて測定した。La@C82の誘電率は約40であり、C60の4.4より一桁程度大きいことを明らかにした。これは分子固有の電気双極子が、分子回転に伴って交流電場に応答できるという、金属内包フラーレン分子特有の現象である。しかも、405Kには誘電率のピークを伴う相転移現象が発見された。熱物性測定の結果から、この相転移は分子の回転の凍結を伴った1次相転移であることも明らかにされた。このように、金属内包フラーレン結晶では、分子回転の自由度による誘電的な機能を有していることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] T.Takenobu,T.Muro,Y.Iwasa, and T.Mitani: "Antiferromagnetism and phase diagram in ammoniated alkali fulleride salts"Phys.Rev.Lett. 85. 381-384 (2000)
• [文献書誌] X.H.Chen,T.Takenobu,D.H.Chi, and Y.Iwasa: "Synthesis, structure, and transport properties of novel fulleride A3C70"J.Am.Chem.Soc.. 122. 5729-5732 (2000)
• [文献書誌] H.Tou,Y.Maniwa,Y.Iwasa,H.Shimoda, and T.Mitani: "NMR evidence for Mott-Hubbard Localization in (NH3)K3C60"Phys.Rev., Rapid Communications. B62. 775-778 (2000)
• [文献書誌] C.J.Nuttall,Y.Inada,K.Nagai, and Y.Iwasa: "Low temperature bistability in the magnetic properties of solvent-including lanthanide metallofullerence crystals."Phys.Rev.. B62. 8592-8595 (2000)
• [文献書誌] K.Iizumi,Y.Uchino,K.Ueno,A.Koma,K.Saiki,Y.Inada,K.Nagai,Y.Iwasa, and T.Mitani: "Investigation of epitaxial arrangement and electronic structure of a La@C82 film grown on an MoS2 surface."Phys.Rev.. B62. 8281-8285 (2000)
• [文献書誌] T.Ishii,N.Aizawa,M.Yamashit Matsuzawa,T.Kodama,K.Kikuc Ikemoto, and Y.Iwasa: "First synthesis of cocrystallites consisiting og anti-formed metal octaethylpophyrins with fullerene C60."J.Chem.Soc.Dalton Trans. 4407-4412 (2000)
• [文献書誌] A.Maeda,R.Matsuo,R.Inoue,H.Kitano,T.Takenobu,Y.Iwasa, and T.Mitani: "Measurement of Complex Electrical Conductivity of Metallic Powders in a Sealed Tube"Jpn.J.Appl.Phys. 39. 6459-6464 (2000)