研究課題
本研究は一連の金属内包フラーレンの光電子スペクトルを測定し、これらの電子状態に関する情報を得て、金属内包フラーレンが分子エレクトロニクス材料としての可能性を伝導特性の測定を加味して判断することを目的としている。この目的に沿って、今年度は光電子分光装置の改良を行い、電子量を計測するマルチチャンネルプレートの発光を検知するCCDカメラを高性能なものに変更することにより、測定の効率化を行い、十分短時間での測定も可能とすることができた。このように改良された装置等を用いて、今年度はTm_2@C_<82>、 Tm_2C_2@C_<82>、 Sc_2C_2@C_<84>、 Er_2C_2@C_<82>などの金属内包フラーレンの紫外光電子スペクトル(UPS)を測定した。また。これまでに測定したY_2C_2@C_<82>の3つの構造異性体のUPSを比較検討し、分子軌道計算から予想される理論スペクトルを求め、内包されているY_2C_2クラスターのケージ内での位置や構造に関する知見を得ることに成功した。さらに、これまでに測定されているSc_3N@C_<78>などの測定結果を検討し、理論計算を行うことによって内包原子団の構造に関する情報を蓄積しつつある。まだ、予備的な結果ではあるが、Sc_3N@C_<78>内のSc_3Nクラスターは平面構造ではなく、4面体構造を取っている可能性が高いことが明らかになりつつある。これは、C_<78>ケージが小さくSc_3Nクラスターを平面構造で収納することはエネルギー的に不利なことと関連していると見られる。一方、Lu内包フラーレンではケージ内にC2が含まれているとC2を含まない場合で、両者の酸化状態(形式電荷やLu4f準位のイオン化エネルギー)に違いがあることが明らかになりつつある。このことは、内包されている金属および炭素原子間に何らかの結合の存在を示唆するものである。
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