金属内包フラーレンSc_3@_<82>の構造

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11750011
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 西堀 英治 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10293672)
• キーワード: 金属内包フラーレン / Sc@C_<82> / 電子密度 / マキシマムエントロビー / フラーレン / 粉末解析 / 放射光 / 構造解析

研究概要

金属内包フラーレンSc_3@C_<82>の構造を、放射光粉末回析法により世界で初めて解明した。試料は、アーク放電で作成後、トルエン溶媒中で結晶成長させた微粉末を用いた。金属内包フラーレンは、試料の合成および精製が難しい。しかるに、構造研究のためには、非常に精度の高いX線回析データを必要とする。そのために、実験は高エネルギー加速器研究機構放射高実験施設に設置された蛋白結晶用ワイセンベルグカメラを粉末回析実験に適用することにより、データ収集を行った。このようにして測定された高分解能・高精度の放射光粉末回析データを、構造解析の手法としては非常に新しいRietveld/MEM法により解析した。それにより、金属内包フラーレンSc_3@C_<82>の構造解明に成功した。
得られた結果は、理論家も予想できなかった非常に驚くべきものであった。理論家は、フラーレン・ケージ内に3個のSc原子は別々のケージ近くの安定点に存在するとの予測であったが、実際に解析された結果では、フラーレン・ケージ内の3個のSc原子は非常に強い結合をした、ほぼ正3角形上のクラスターを形成していることが分かった。フラーレン・ケージ内にクラスターが見出されたのは、世界で初めてである。3個のSc原子はクラスターを形成することにより、あたかも一個の原子のように振舞うことが出来る。そのために、Sc_3@_<82>は1個入りの金属内包フラーレンと同様の生成機構により、合成されているものと思われる。今回の研究結果は、今後の多原子を内包した金属内包フラーレンの合成に関して、非常に大きな指針を与えて行くことになるものと思う。

研究成果

• [文献書誌] T.Ikeda 他: "Structure Analysis by the Maximum Entropy Method"Proceedings of the 41st Seminar on Science and Technology. 61-68 (1998)
• [文献書誌] K.Hasegawa 他: "A Synchrotron Powder Diffraction Study of Na-LTA"Jpn.J.Appl.Phys.. 38・1. 65-68 (1999)
• [文献書誌] S.Kumazawa,他: "Nuclear Density Distribution in KH_2PO_4 Determined by the Combined Software System Remedy"J.Phys.Chem.Sol.. 60. 1407-1409 (1999)
• [文献書誌] Y.Kubota,他: "Aharge Density Study of MgCu_2 and MgZn_2 by Maximum Entropy Method."Jpn.J.Appl.Phys.. 38・1. 456-459 (1999)
• [文献書誌] M.Takata,他: "Triangle Scandium Cluster Imprisoned in a Fullerene Cage."Phys.Rev.Lett.. 83・11. 2214-2217 (1999)
• [文献書誌] Y.Kubota,他: "Charge Density Distribution of the Parent Phase of a Cu-Al-NiAlloy by the Maximum Entropy Method."Proc.Int.Conf.on Solid-solid Phase Transformations'99. 871-874 (1999)