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金属を内包したフラーレンの構造と特性の予測方法の確立と生成機構の理論的研究

金属封装富勒烯结构与性能预测方法的建立及形成机制的理论研究

基本信息

批准号：
09740436
负责人：
小林郁
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに抽出・単離されているフラーレンケージは、必ず互いに隣り合わない五員環と六員環でできていた(孤立五員環則:IPR)。金属を内包してもこの性質は変わらず、金属内包フラーレンのケージはIPRを満たすと考えられていた。ところが、Ca@C_<72>では隣接五員環や七員環をもつ構造が従来のIPRを満たすものより極めて安定であることを、昨年度の研究で初めて見いだした。そこで今年度は、(1)ほかにもIPRを満たさない新しいケージをもつ金属内包フラーレンがあるのか、(2)金属内包フラーレンのケージは制御できるのか、を理論計算により明らかにした。本研究では、実際に実験で構造決定はされていないものの単離に成功しているC_<74>の内包フラーレンを取り上げた。五員環と六員環でできるC_<74>異性体の数は14246個もある。この中から、昨年度に提案した構造予測のルールを用いて安定なケージ構造をサーチした。その結果、Ca@C_<74>はIPRを満足するが、Sc_2@C_<74>は新しいケージ構造であることを明らかにした。Sc_2@C_<74>では、実験でも新しいケージ構造が示唆されている。Sc_2@C_<74>のScをLaに変えると新しいケージ構造の安定化はさらに大きくなる。以上の結果から、C_<74>は内包する金属の数や種類が変わると金属から受け取る電子の数が変化し、ケージ構造を制御できることがわかった。また、これらの結合の性質を電子密度を用いて明らかにした。金属内包フラーレンで代表的なC_<82>では金属の数と種類でケージ構造を如何に制御できるかを明らかにすることは、生成機構を考える上でも極めて興味深い。そこで、その準備段階として今年度はSc,Y,LaおよびLaに続く14種類の希土類金属(Ln)を1個内包したC_<82>の電子状態を明らかにした。これまでの実験では、LnはLaと同様にC_<82>に3個の価電子を渡していると結論されてきた。しかし本研究により、Lnから3個の価電子がケージに移動するもののケージからLnへ合計1個の逆供与が起こるため、実際のLnの酸化数は+2であることをあきらかにした。また、この逆供与による金属の酸化数の変化は、現在フラーレンに使われている実験手段では見えないことを提言した。

This is a five-membered ring and a six-membered ring (isolated five-membered ring:IPR). The properties of metal coating are different, and metal coating is different. The <72>structure of adjacent five-member ring and seven-member ring is very stable. Last year's research was first seen. This year,(1) the IPR is new,(2) the metal inner coating is new,(3) the metal inner coating is new,(4) the theoretical calculation is new,(5) the theoretical calculation is new. In this study, the structural decision was made in real time<74>. The number of five-membered rings and six-membered rings <74>is 14246. This year's proposal is for a stable structure. As a result, Ca@C<74>_IPR is not enough, Sc_2@C_<74>IPR is not enough. Sc_2@C_<74>Sc_2@C_<74>Sc_La_La_ The above results show that the number of metals and the number of electrons in C_(<74>2) are different from those in C_(2). The properties of the bond are described in detail below. The <82>number and type of metal represented by the metal inner coating are discussed in detail below. This year, Sc,Y,La and La are included in the electronic state of 14 rare earth metals (Ln)<82>. This is the conclusion of the three electron transitions<82>. In this study, the number of electrons in Ln is +2 and the number of electrons in Ln is +1. In addition, the number of metals in the acid solution can be changed by means of reverse supply and reverse oxidation.