特異な非局在電子系としての金属ドープ型フラーレンの開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12020221
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 赤阪 健 新潟大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (60089810)
• 研究分担者: 若原 孝次 新潟大学, 大学院・自然科学研究科, 助手 (40303177)
• キーワード: 金属内包フラーレン / 電気化学 / イオン化

研究概要

炭素ケージ内に金属原子を入れた金属原子が外界から隔離されるため、金属原子の電子的・磁気的構造によりフラーレン内部及び外部の分子場がどのように変化するかを解明し、動的非局在電子系を構築を試みた。内包金属の回転に由来する磁場をコントロールし、分子デバイスへの可能性を探った。二金属内包フラーレンは、ESR不活性であり、NMRペクトルの測定が可能である事から、NMRによるケージ構造に関する新しい情報が調べられる利点がある。
フラーレンのケージ構造とその対称性の解明は、非局在電子系との関連から重要であり、さらに、最近、内包金属の挙動、即ち、"止まっているのか自由に動き回っているのか"に興味が持たれている。ケージ内部での金属の動きがあれば、興味深い電子的、磁気的性質の発現が期待される。このことを次の実験で明らかにした。金属内包フラーレンの環電流に関する情報を得るために、NMR測定が可能なランタニド金属原子2個入りの内包フラーレンを用い、その化学修飾体の合成を行ない、HPLCによる単離を試みた。
金属内包フラーレンのアニオン種における内部金属原子の動的挙動をESR,NMR測定により解明した。特に、開核系でESR活性なLa@C82と閉核系のLa2@C80の一電子や二電子などの還元種のESR,NMR測定により、その内部金属原子の挙動変化を追跡し、金属内包フラーレンアニオン種の物理的・化学的性質を解明し、金属内包フラーレンのレドックス物質としての機能発現を開発した。

研究成果

• [文献書誌] T.Akasaka: "Structural Determination of the La@C82 Isomer"J.Phys.Chem..,. (in press.).
• [文献書誌] K.Kubozone: "Structure of La2@C80 studied by La K-edge"Chem.Phys.Lett.,.. 335. 163-169 (2001)
• [文献書誌] T.Akasaka: "La@C82 Anion. An Unusually Stable Metallofullerene"J.Am.Soc.Chem.. 122. 9316-9317 (2000)
• [文献書誌] M.Fujitsuka: "Transient Spectroscopic Properties ofEndohedral Metallofullerenes, La@C82 and La2@C80"Chem.Lett... 902-903 (2000)
• [文献書誌] M.Moriyama: "Vibrational Spectrocopy of Endohedral Dimetallofullerene La2@C80"Chem.Lett.. 524-525 (2000)
• [文献書誌] T.Akasaka: "Isolation and characterization oftwo Pr@C82 isomers"Chem.Phys.Lett.. 319. 153-156 (2000)
• [文献書誌] T.Akasaka: "Endohedral Metallofullerenes-Theory, Electrochemistry and Chemical Reaction.Fullerenes : Chemistry, Physics and Technology"K.M.Kadish and R.S.Ruoff,Eds.; Wiley,NY. 41 (2000)