各種気体-C60-アルカリ金属三元系分子設計による新機能・反応場の創製

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11640586
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 市村 憲司 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (00151481)
• キーワード: フラーレン / 希ガス結合 / 特異的相互作用 / 超伝導性 / 昇温脱離 / X線光電子分光 / 機能性 / 反応場

研究概要

C_<60>およびカーボンナノチューブ系で窒素、水素等のとの相互作用に加えて、希ガスとの特異的な相互作用を見出した。
Na-C_<60>二元系では超伝導性を示さないが、窒素および水素との三元系形成により超伝導相を創製する。このNa_xH_yC_<60>(x=3〜4)系、C_<60>及びカーボンナノチューブとヘリウム、ネオン及びアルゴンガスとの相互作用を、質量分析昇温脱離法、X線光電子分光法、電子スピン共鳴法及び電子状態計算により調べた。
Na_xH_yC_<60>、C_<60>及びカーボンナノチューブ試料を、超高真空装置の試料管に入れ、超高真空下で開封した後、試料を380℃あるいは800℃まで真空加熱排気し、その後100〜200℃、約1気圧の希ガスと接触させた。その後、試料を加熱しそのときに脱離する気体を質量分析し、時間ならびに温度を関数とする昇温脱離スペクトルを測定した。試料をグローブバッグを使いin-situでVGESCALAB MkIIに移し、XPSスペクトルを測定した。脱離ピークは、ファンデアワールス相互作用から考えられるより遙かに高温領域に観測された。試料ならびに接触気体の違いに伴い脱離ピークプロフィールが異なっている。この脱離挙動は、真空排気時間には依存しない。XPSスペクトル測定において、C1s及び価電子帯領域のピークプロファイルは希ガスの接触後ホスト試料とは異なる。Ar接触により、Ar2p及び3sのピークが明瞭に現れると共に、大きなケミカルシフトが観測された。本研究で見出されたヘリウム、ネオン、アルゴンの希ガス系の特異的な相互作用は、今までに報告された例はない。以上の研究に基づき、本研究では特異的な相互作用を持つ結晶場サイト及び希ガスの結合を見出した。
また、H_2-N_2、H_2-COの接触により、アンモニアあるいはアルコールが生成する特異的な反応場あることを見いだした。
本研究の目的は上述のように達成され、その研究成果を国際会議、国内学会、並びに学術雑誌に報告した。

研究成果

• [文献書誌] K.Ichimura,K.Imaeda and H.Inokuchi: "Bonding States of He, Ne and Ar in Solid C_<60>"Chemistry Letters. 196-197 (2000)
• [文献書誌] K.Ichimura,K.Imaeda and H.Inokuchi: "Characteristics Interaction of Na-H-C_<60> and C_<60> with Hydrogen and Rare Gases"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. 340. 649-654 (2000)
• [文献書誌] K.Imaeda,H.Inokuchi,K.Ichimura, et al.: "Hydrogen Intercalation in Potassium-C_<60>"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. 340. 667-670 (2000)
• [文献書誌] H.Murakami,Y.Ohtsu,K.Ichikawa, et al.: "Positron annihiration in hydrogen-doped alkali-metal fullerides"Radiochim.Acta. 89. 51-53 (2001)
• [文献書誌] H.Inokuchi,K.Imaeda and K.Ichimura: "Novel C_<60> Compounds : Hidden Surface Science"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. (in press).
• [文献書誌] K.Ichimura,K.Imaeda and H.Inokuchi: "Characteristic bonding of rare gases in solid carbon nanotubes"Synthetic Metals. (in press).
• [文献書誌] C.-W.Jin,K.Ichimura,K.Imaeda and H.Inokuchi: "Interaction of fullerenes and carbonn nanotubes with diatomic molecules"Synthetic Metals. (in press).
• [文献書誌] K.Imaeda,H.Inokuchi,K.Ichimura: "Inclusion of ^3He in fullerenes"Synthetic Metals. (in press).