ピーポッドの形態と内包される金属・分子内包フラーレンの分子構造

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350007
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 高田 昌樹 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60197100)
• 研究分担者: 篠原 久典 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50132725) ; 坂田 誠 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40135306) ; 西堀 英治 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10293672)
• キーワード: マキシマムエントロピー法 / 金属内包フラーレン / 電子密度 / 粉末X線回折 / 放射光 / 構造解析

研究概要

本研究の目的は、ピーポッドを形成するナノチューブに内包される金属・分子内包フラーレンの電子密度レベルでの構造を、放射光精密構造解析によって明らかにすることである。それによって、チューブ内での金属・分子内包フラーレン間または、チューブとの相互作用を、チューブとフラーレンの種類によって系統的に明らかにし、ピーポッドの構造形態との相関を構築する。研究手法としては放射光を用いたX線粉末回析データをMEMにより解析し、フラーレン化合物の電子密度レベルでの更なる精密な構造を明らかにする。得られた結果は、ピーポッドのマテリマルデザインのとって重要な基盤的な構造物性情報となる。並列化MEMプログラムシステムの構築(A. Appl. Cryst.35(2002)282-286)により、より解析の効率を上げることができた。
また、Sc_2@C_<66>の構造解析結果について、理論計算による構造予測と、我々の実験結果について異なる構造を示していることについて、構造解析の結果から、内包された金属原子の共有結合性などの原子の結合結合形態の寄与を理論計算に導入する事の必要性を明確に示し、論文発表した(Chemical Physics Letter(2003)in press)。現在、水溶性金属内包フラーレンGd@C_<82>,およびSc_3N@C_<68>の構造解明を行っている。
加えて、本研究に関連して代表者が行っている解析プログラム開発の成果として、集積型金属錯体化合物の酸素分子の吸着した様子を、直接観察することに成功した。この成果は米国科学誌サイエンスに発表され、朝日新聞、中日新聞、日本経済新聞、などでも報道された。

研究成果

• [文献書誌] H.Tanaka, M.Takata, E.Nishibori, K.Kato, T.Iishi, M.Sakata: "ENIGMA : maximum-entropy method program package for huge systems"J. Appl. Cryst. 35. 282-286 (2002)
• [文献書誌] T.Noritake, M.Aoki, S.Towata, Y.Seno, Y.Hirose, E.Nishibori, M.Takata, M.Sakata: "Chemical bonding of hydrogen in MgH_2"Appl. Phys. Lett. 81. 2008-2010 (2002)
• [文献書誌] R.Kitaura, S.Kitagawa, Y.Kubota, T.C.Kobayashi, K.Kindo, Y.Mita, A.Matsuo, M.Kobayashi, H.chang, T.C.Ozawa, M.suzuki, M.sakata, M.Takata: "Formation of a One-Dimensional Array of Oxygen in a Microporous Metal-Organic Solid"Science. 298. 2358-2361 (2002)
• [文献書誌] M.Takata, E.Nishibori, K.Kato, Y.Kubota, Y.Kuroiwa, M.Sakata: "HIGH RESOLUTION Debye-Scherrer CAMERA INSTALLED AT SPring-8"Advance in X-ray Analysis. 45. 377-384 (2002)
• [文献書誌] Y.Maniwa, H.Kataura, M.Abe, A.Fujiwara, R.Fujiwara, H.Kira.H.Tou, S.Suzuki, Y.Achiba, E.Nishibori, M.Takata, M.sakata, H.Suematsu: "C_<70> Molecular Stumbling inside Single-Walled Carbon Nanotubes"J. Phys. Soc. Jap.. 72. 45-48 (2002)
• [文献書誌] W.Suzuki, E.Fujiwara, A.Kobayashi, Y.Fujishiro, E.Nishibori, M.Takata, M.Sakata, H.Fujiwara, H.Kobayashi: "Highly Conducting Crystals Based on Single-Component Gold Complexes with Extended-TTF Dithiolate Ligands"J. Am. Chem. Soc.. 125. 1486-1487 (2003)
• [文献書誌] M.Takata, E.Nishibori, M.Sakata: "Endofullerenes : Chapter 9-Structures of Fullerides and Endohedral Metallofullerenes Found by MEM/Rietveld Method"A New Family of Carbon Clusters Kluwer Academrc Publrshers, London. 297(185-216) (2003)