孤立クラスターにおける原子レベルの電気伝導特性

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17654078
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 八尾 誠 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70182293)
• 研究分担者: 永谷 清信 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30273436)
• キーワード: クラスター / 電気伝導特性

研究概要

今年度は、3層構造を有するクラスターを作製可能な装置の設計・開発を行った。すなわち、研究対象とするクラスター(C原子によって構成される)は、その中心にはX線を吸収するA原子を含み、またその表面は電荷移動のモニターとなるB原子で被覆されたものである。このためクラスター作製には、ピック・アップ法(または、クラスター凝集法と呼ばれる)を採用した。具体的には、まず超音速ジェット法で、HeやArなど希ガスの大きなクラスター(以後、一次クラスターと呼ぶ)を生成する。次に、この一次クラスターをX線吸収用マーカーとなるA元素の蒸気中を通過させて、A原子をピック・アップする。さらに、研究対象であるC元素の蒸気中を通過させることにより、A原子の周囲にC原子のクラスターを生成する装置とした。装置の性能評価のために希ガス混合クラスターをピックアップ法により作成し、質量分析測定等から試料クラスターのサイズ及び組成の評価を行い、ピックアップが十分に行われていることを確認した。
クラスター電気伝導特性測定のための計測装置として、飛行時間型質量分析器に、2次元検出器を多重同期計測法を組み合わせた測定装置を設計・製作し、クリプトンクラスターを試料として性能評価を行った。実験はSPring8の放射光施設にクラスター作製装置と製作した検出装置を持ち込み、X線吸収に伴い生成されるイオンを多重同期計測により測定した。得られたデータからは、クリプトンクラスター中で電荷が比較的局在していることを反映し、大きな運動量を持つイオンが多数生成されていることが示唆された。実験結果はX線吸収に伴い生成される多価イオンを利用することで、クラスター中の電荷拡散を評価できることを示唆していると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] The Middle Way (2006)
  • 著者名/発表者名: 八尾 誠
  • 雑誌名: ナノ学会会報 4巻2号 ページ: 1-2
• [雑誌論文] X-ray absorption and de-excitation processes of krypton clusters studied by the XAFS-PEPICO synchronous measurements (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Nagaya, M.Yao, H.Murakami, A.Mori, et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. (未定)(Submitted)
• [雑誌論文] Dielectric Properties of Lower Alcohols : from Vapor to Glass (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Yao, Y.Hiejima
  • 雑誌名: Water, Steam, and Aqueous Solutions for Electric Power (未定)(掲載予定)
• [雑誌論文] X-ray absorption and de-excitation processes of krypton clusters studied by the XAFS-PEPICO synchronous measurements (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Nagaya, A.Mori, H.Murakami, M.Yao, Y.Ohmasa et al.
  • 雑誌名: Physica Scripta T115 ページ: 984
• [雑誌論文] Dynamic Structure of Liquid Chalcogens in the Semiconductor-to-Metal Transition (2005)
  • 著者名/発表者名: Range, A.Chiba, M.Yao, Y.Ohmasa, Y.Hiejima, et al.
  • 雑誌名: J.Neutron Research 13 ページ: 149