発光法によるフラーレンおよびナノチューブ生成過程の直接観測

利用发光法直接观察富勒烯和纳米管的生产过程

• 批准号: 12740317
• 负责人: 岡崎 俊也
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Nagoya 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: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12740317/
• 关键词: 金属内包フラーレン; 高速ビデオ観測; EELS; カーボンナノチューブ; TEM; peapod; サマリウム

(1)金属内包フラーレンをドープした単層ナノチューブ(SWNT)を合成することに世界で初めて成功した。ガドリニウム金属内包フラーレン(Gd@C_<82>)を含んだSWNTの走査トンネル分光測定を行ったところ、半導体SWNTのバンドギャップがナノメートルスケールで変化していることがわかった。これはこの物質が量子ドットをもつナノワイヤーとして非常に有望であることを示している。また、ナノスケールのサンプルセルとしても有用であることも実験的に示した。例えば、Gd@C_<82>をドープしたSWNTを透過型電子顕微鏡(TEM)観測すると内包されているGd原子ひとつひとつを見ることができる。さらに、化学反応のダイナミクスをリアルタイム観測することにも成功した。これら一連の研究は国内外で高く評価され、日本化学会年会、アメリカ電気化学会年会などで依頼講演を行った。(2)これまでよく合成・研究されている金属内包フラーレンのほとんどは、ランタン原子など、内包原子からフラーレンへと電子が3個移動するものであった。これに対し我々は、それら典型的な金層内包フラーレンとは異なった電子構造を持つ、サマリウム(Sm)やチタン(Ti)を内包した金属フラーレンの合成、単離に、世界で初めて成功し、EELS等を用いてその電子状態を系統的に調べた。これらの研究結果から、Sm,Ti内包フラーレンでは中心原子から移動する電子が2個以下であることを明らかにした。ここで単離されたSm,Ti内包フラーレンは様々なバンドギャップを持っており、特にSm@C_<78>はギャップが0.5eVしかなく、これまで単離されているフラーレンのなかで最も小さいバンドギャップをもつことがわかった。さらに、金属内包フラーレンの電子構造のフラーレンケージ依存性を定性的に説明できる熱化学サイクルモデルを提唱した。(3)パルスアーク放電法によるカーボンナノチューブ生成過程を吟味した。具体的には高速ビデオカメラによって、ナノチューブ合成現場を時間分解観察し、放電パルス幅依存性を調べた。その結果によると、ナノチューブの収率のよい条件(パルス幅3ミリ秒程度)では、温度の高い炭素クラスターの雲が比較的長い間(数百ミリ秒)存在していた。これよりナノチューブの生成には数百ミリ秒の比較的遅いタイムスケールでの現象が重要であることがわかった。

(1)The metal inner layer was successfully synthesized. The metal cladding layer (Gd@C_<82>) is composed of SWNT and semiconductor SWNT. This is the first time I've ever seen such a thing. It's not a good idea. It's a good idea. For example, Gd@C_<82>D_T_T The chemical reaction was successful. The annual meeting of the Japanese Chemical Society and the annual meeting of the Japanese Chemical Society will be held in Beijing. (2)This is the first time that a metal atom is included in a metal shell. The electronic structure of the typical gold layer is different from that of the typical gold layer. The electronic structure of the gold layer is different from that of the typical gold layer. The electronic structure of the gold layer is different from that of the typical gold layer. The electronic state of the metal layer is systematically adjusted. The result of this study is that there are less than two electrons in the inner envelope of Sm,Ti. This is the case for Sm,Ti inner package, Sm@C_<78>C A qualitative description of the dependence of the electronic structure of the metal coating on the thermal properties of the metal coating is provided. (3)The process of production is described as follows: The specific parameters are: high speed, high speed As a result, the conditions for the rate of carbon emission (range of 3 seconds) and the temperature of carbon emission (range of several hundred seconds) exist. This phenomenon is important for hundreds of seconds.

项目成果

岡崎俊也,篠原久典: "フラーレン・ナノチューブ(材料合成を中心に)"New Diamond. 59. 21-24 (2000)

Toshiya Okazaki、Hisanori Shinohara：“富勒烯纳米管（专注于材料合成）”New Diamond 59. 21-24 (2000)。

K. Hirahara, T. Okazaki, H. Shinohara, S. Iijima et al.: "Electron Diffraction Study of One-Dimensional Crystals of Fullerenes"Phys. Rev. B. 64. 115420 (2001)

K. Hirahara、T. Okazaki、H. Shinohara、S. Iijima 等：“富勒烯一维晶体的电子衍射研究”Phys。

岡崎俊也, 篠原久典: "薄膜作製応用ハンドブック 第10章カーボンナノストラクチャー"エヌ・ティー・エス(印刷中). (2002)

Toshiya Okazaki、Hisanori Shinohara：“薄膜制造应用手册第 10 章碳纳米结构”NTS（印刷中）。

T. Okazaki, K. Suenaga, S. Iijima, H. Shinohara et al.: "Electronic and Geometric Structures of Metallofullerene Peapods"Physica B. (印刷中). (2002)

T. Okazaki、K. Suenaga、S. Iijima、H. Shinohara 等人：“金属富勒烯豆荚的电子和几何结构”Physica B.（出版中）。

S. Bandow, T. Okazaki, H. Shinohara, S. Iijima et al.: "Smallest Limit of Tube Diameters for Encasing of Particular Fullerenes Determined by Radial Breathing Mode Raman Scattering"Chem. Phys. Lett.. 347. 23-28 (2001)

S. Bandow、T. Okazaki、H. Shinohara、S. Iijima 等人：“通过径向呼吸模式拉曼散射确定的用于封装特定富勒烯的管直径的最小极限”Chem。