新規原子配列調和物質のナノ構造決定と高次物性発現機構解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450271
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 奥 健夫 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (30221849)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 雅博 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (60291449) ; 菅沼 克昭 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (10154444)
• Keywords: 原子配列調和物質 / ナノ構造 / 高次物性 / クラスター / フラーレン / ナノチューブ / 生体調和物質 / 高分解能電子顕微鏡

Research Abstract

本研究では、ナノ空間での実空間・逆空間の回折データ、元素・結合分析・電子状態解析、理論計算による構造最適化・高次物性計算から、ナノ空間での3次元原子配列の可視化・新規物性予測を可能とする原子配列調和物質(Atomaterial)Projectという独自のプロジェクトを推進した。原子配列調和物質は、金属・無機・有機・生命体物質が原子レベルで構造的に調和し、新規高次物性・生命機能を発現する物質である。
本研究では、新規Co@BNナノカプセル大量合成法開発及びPL/STMによる電気特性評価、新規BNナノチューブ合成、5回対称BN・ダイヤモンド・Auナノ粒子の形成と構造安定性計算等により、新規合成プロセス開発及び新規ナノ構造の創成を達成し、更に微細構造を高分解能電子顕微鏡-EDXにより調べ、その形成メカニズムを解明した。
またLa@(BN)_<36>メタロフラーレンの創成、C/BNナノ構造への水素吸蔵可能性の検討等を、分子軌道法・ab initio第一原理計算・DV-Xα法・分子動力学法により原子配列モデル構築・構造最適化・電子状態計算・物性予測を行い、将来的なナノデバイス適用可能性を考察した。
さらにB_<12>系ボライドのHREMによる3次元原子配列検出法の確立、HREM-NEDによる原子位置精密構造解析、Hg-Tl-Pb系超伝導酸化物の表面・界面原子配列の決定等を行い、原子位置直接決定法確立及び物性発現機構解明に大きく貢献した。
これらの成果に加えて、原子配列調和物質の概念を生命体系にまで拡張することを可能とし、原子配列調和物質の構造・機能とカオス解析を行い、生体機能のリアプノフ指数及びエントロピーの増大及び減少を観測し、現在詳細な解析を進めている。特に人間生命体は究極の原子配列調和物質であり、21世紀のマテリアルサイエンスにおいて最大のフロンティアであり、今後のさらなる発展が期待される。

Research Products

• [Publications] T.Oku: "Three-dimensional imaging of YB_<56> by high-resolution electron microscopy"Chem.Comm.. 302-303 (2002)
• [Publications] T.Oku, I.Narita, R.Hatakeyama, T.Hirata, N.Y.Sato, T.Mieno, N.Sato: "Atomic and electronic structures of Si@C_<74> cluster studied by HREM and molecular orbital calculations"Diamond and Related Mater.. 11. 935-939 (2002)
• [Publications] I.Narita, T.Oku: "Molecular dynamics calculation of H_2 gas storage in C_<60> and B_<36>N_<36> clusters"Diamond and Related Mater.. 11. 945-948 (2002)
• [Publications] T.Oku, M.Kuno, I.Narita: "High-resolution electron microscopy and electronic structures of endohedral La@B_<36>N_<36> clusters"Diamond and Related Mater.. 11. 940-944 (2002)
• [Publications] T.Oku: "Synthesis and atomic structures of boron nitride nanotubes"Physica B. 323. 357-359 (2002)
• [Publications] I.Narita, T.Oku: "Arc-melting synthesis of BN nanocapsules from B/Al, TiB_2 and VB_2"Diamond and Related Mater.. 11. 949-952 (2002)
• [Publications] T.Oku, I.Narita: "Calculation of H_2 gas storage for boron nitride and carbon nanotubes studied from the cluster calculation"Physica B. 323. 216-218 (2002)
• [Publications] T.Oku, R.Hatakeyama, T.Hirata, N.Sato: "Formation and atomic structure of carbon mini-nanotube"Physica B. 323. (2002)
• [Publications] E.Bruneel, T.Oku, J.Degrieck, I.Van Driessche, S.Hoste: "Structural and mechanical properties of particulate, whisker and unidirectional Bi-2223 Ag composites"Key Eng.Mat.. 206. 637-640 (2002)
• [Publications] E.Bruneel, T.Oku, G.Penneman, I.Van Driessche, S.Hoste: "TEM study on the alignation of BSCCO-2223 phase along Ag-whiskers in a bulk composite"Key Eng.Mat.. 206. 1473-1476 (2002)
• [Publications] Y.Miyazaki, M.Onoda, T.Oku, M.Kikuchi, Y.Ishii, Y.Ono, Y.Morii, T.Kajitani: "Modulated structure of the thermoelectric compound [Ca_2CoO_3]_<0.62>CoO_2"J.Phys.Soc.Jpn.. 71. 491-497 (2002)
• [Publications] I.Narita, T.Oku: "Synthesis of boron nitride nanotubes by using YB_6 powder"Sol.State Comm.. 122. 465-468 (2002)
• [Publications] T.Oku, S.Nakajima: "Atomic structures of surface and interface in (Hg, Tl, Pb)-based superconducting oxides studied by HREM"Sol.State Comm.. 124. 305-309 (2002)
• [Publications] T.Oku, H.Indo: "Effects of meridian point stimulation on an electroencephalogram by light-emitting diodes"J.Intl.Soc.Life Information Sci.. 20. 642-647 (2002)
• [Publications] T.Oku, E.Watanabe, S.Fukuda, T.Shirakawa: "Effects of imagery on an electroencephalogram and pulse waves"J.Intl.Soc.Life Information Sci.. 20. 616-621 (2002)
• [Publications] T.Oku, Y.Yokoyama, T.Oku: "Effects of AJ-Pd-Mn icosahedral quasicrystals on electroencephalogram"J.Intl.Soc. Life Information Sci.. 20. 610-615 (2002)
• [Publications] H.Indo, T.Oku: "An experiment on meridian effect using minute light radiation"J.Intl.Soc.Life Information Sci.. 20. 434-438 (2002)
• [Publications] T.Oku, K.Hiraga, T.Matsuda, T.Hirai, M.Hirabayashi: "Twin structures of rhombohedral and cubic boron nitride prepared by chemical vapor deposition method"Diamond and Related Mater.. 12(in press). (2003)
• [Publications] I.Narita, T.Oku: "Effects of catalytic metals for synthesis of BN fullerene nanomaterials"Diamond and Related Mater.. 12(in press). (2003)
• [Publications] T.Oku, M.Kuno: "Synthesis, argon/hydrogen storage and magnetic properties of boron nitride nanotubes and nanocapsules"Diamond and Related Mater.. 12(in press). (2003)
• [Publications] T.Oku, E.Watanabe, M.Hirosaki, S.Fukuda, T.Shirakawa: "Chaos theory analysis of an electroencephalogram and pulse wave changes by imagery"J. Intl. Soc. Life Information Sci.. 21(in press). (2003)
• [Publications] T.Oku: "A Study on mechanism of life energy"J.Intl.Soc.Life Information Sci.. 21(in press). (2003)
• [Publications] T.Oku: "A Study on mechanism of precognition"J.Intl.Soc.Life Information Sci.. 21(in press). (2003)
• [Publications] 奥 健夫: "ナノワールド -電子顕微鏡で見た原子の世界-"日経サイエンス. Vol.32,No.3. 102-105 (2002)
• [Publications] 奥 健夫: "原子配列調和物質の構造と物性-自己組織集合体から生命における情報・エネルギー・物質変換へ-"Materials Integration. Vol.15,No.7. 3-11 (2002)
• [Publications] 奥 健夫: "ナノワールド-電子顕微鏡で見た原子の世界-"別冊日経サイエンス. Vol.138. 118-121 (2002)
• [Publications] 奥 健夫: "超伝導の世界-原子は直接見える?-TlBa_2Ca_3Cu_4O_<11>の高分解能電子顕微鏡像"現代化学. No.380. 32-33 (2002)
• [Publications] 奥 健夫: "クラスターの世界-美しき曼荼羅模様-B_<84>・B_<156>クラスターの高分解能電子顕微鏡像"現代化学. No.381. 52-53 (2002)
• [Publications] 奥 健夫: "酸化物の世界-原子の微妙なゆらぎ-Ag_2SnO_3の高分解能電子顕微鏡像"現代化学. No.382. 52-53 (2003)
• [Publications] 奥 健夫, 平賀 賢二: "BNとダイヤモンドの世界-五点星の輝き-多重双晶粒子の電子顕微鏡像"現代化学. No.383. 52-53 (2003)
• [Publications] 奥 健夫, 成田 一人: "カーボンの世界-玉ねぎができた-カーボンオニオンの電子顕微鏡像"現代化学. No.384. 52-53 (2003)
• [Publications] 奥 健夫: "自己組織配列の世界-美しい調和とは?-Auナノ粒子とゼオライトの電子顕微鏡像"現代化学. No.385(in press). (2003)
• [Publications] Takeo Oku: "Advances in Materials Research -Physics and Chemistry of Clusters-Edited by Y. Kawazoe, T. Kondow and K. Ohno"Springer-Verlag. 221-244 (2002)
• [Publications] 奥 健夫, 成田 一人, 平野 孝典, 久野 昌樹, 北原 秀彦, 菅沼 克昭, 平賀 賢二, 青柳 英二: "電子顕微鏡法の実践用解説とその応用写真集・日本金属学会編"日本金属学会. 195 (2002)
• [Publications] 奥健夫, 中野利徳, 桑原昌広, 佐藤正英, 二宮裕樹: "知的生命情報概論-意識・生命エネルギーの原理と応用-"三恵社. 372 (2002)