量子コンピューティング系としてのフラーレン分子

富勒烯分子作为量子计算系统

• 批准号: 13875003
• 负责人: 庭野 道夫
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13875003/
• 关键词: フラーレン; 量子コンピュータ; 水素付加; 水素化フラーレン; 水素プラズマ; メタンプラズマ; 赤外吸収分光; Si表面; C60; 量子コンピューティング; キュビット; フラーレン化合物; 赤外分光

フラーレン分子の中でもっとも対称性がよく、大量生産されている分子はC60である。この分子をNMR量子コンピュータとして用いるためには、相互作用する量子系をこの分子上に構築する必要がある。本研究では、この分子に水素やメチレン基-CH_2などを付加することによって量子系を構築する方法の基礎検討を行った。(1)水素化C60の基礎物性の検討市販の水素化C_60であるC_60H_38分子を超高真空中でSi基板表面に蒸着し、多重内部反射赤外分光法で表面吸着C_60H_38分子の赤外吸収スペクトルを測定した。得られたスペクトルはこれまでの測定結果や理論計算と一致するもので、水素化C60の基礎的分子構造を確認した。(2)C60に水素やメチレン基を付加する方法の検討水素化C60をSi表面に蒸着し、その膜表面に原子状水素を照射することによって水素を付加する方法を検討した。前項のC_60H_38をSi基板表面に蒸着し、水素分子を熱フィラメント法で励起して生成した原子状水素をC_60H_38分子に照射し、分子の変化を多重内部反射赤外分光法で観測した。その結果、この方法は水素付加に有効ではないことが分かった。C_60H_38の分子に水素を付加するには、例えば水素プラズマなどの反応性の高い方法を採用する必要がある。実際、水素プラズマは反応性が高く、Si表面に照射した場合、表面Si-Si結合を切断して、Si-H結合を形成することを確かめた。C60においても同様な反応が起こると期待される。また、メチレン基を付加する方法の基礎的検討として、メタンプラズマとSi表面との反応を調べた。メタンプラズマ中のメチルラジカルが表面吸着しやすいことが分かった。このメチルラジカルとC60と反応については今後の課題で、現在、引き続き研究を行っている。

In the molecule, there is a large number of molecules in which there is a large number of molecules called C60. The molecular NMR quantum is used in the quantum chemistry, the interaction between the quantum system and the molecule is necessary. The purpose of this study is to study the molecular structure of water, water, and so on. The main results are as follows: (1) the surface of Si substrate is steaming, and the surface of multiple internal reflection infrared spectroscopy absorbs C_60H_38 molecules in the ultra-high vacuum. (1) the surface of hydrated C60 basic physical properties, hydrated C60, C _ C60 molecules, C _ C60 molecules and C _ C60 molecules in ultra-high vacuum. The experimental results show that the molecular structure of the hydrated C60 base is confirmed by the theoretical calculation. (2) the surface of water-treated C60 Si was steamed, and the film surface was irradiated with atomic water. The surface of the preceding "C_60H_38" Si substrate is steamed, the water molecule is excited to generate atomic water, the C_60H_38 molecule is irradiated, and the molecule is transformed into multiple internal reflection infrared spectroscopy. According to the results and methods, there are significant differences between the two methods. C_60H_38 molecule "water" plus "water", for example, "water", "water", water, water The temperature response is high, the surface of Si is irradiated, the surface of Si-Si is cut off, and the combination of Si-H is formed. C60 is the same as you are looking forward to it. On the basis of the data, please add the information of the method to the Si surface. In the middle of the conversation, the surface is sucking on the surface. We need to learn more about the issue of the future, the current situation, and the implementation of the study.

项目成果

Masanori Shinohara: "Interaction of hydrogen-terminated Si(100), (110), and (111) surfaces with hydrogen plasma investigated by in situ real-time infrared absorption spectroscopy"Journal of Vacuum Science and Technology. A21. 25-31 (2003)

Masanori Shinohara：“通过原位实时红外吸收光谱研究氢封端的 Si(100)、(110) 和 (111) 表面与氢等离子体的相互作用”真空科学与技术杂志。

Masanori Shinohara: "Behavior of hydride species on Si surfaces during methane plasma irradiation investigated by in-situ infrared spectroscopy"Thin Solid Films. (印刷中). (2003)

Masanori Shinohara：“通过原位红外光谱研究硅表面氢化物的行为”（正在出版）。

庭野 道夫: "半導体表面・界面反応の赤外分光観察"応用物理. 71. 1143-1147 (2002)

庭野道雄：“半导体表面和界面反应的红外光谱观察”应用物理 71. 1143-1147 (2002)。

M.Shinohara et al.: "Infrared study of carbon incorporation during chemical vapor deposition of SiC using methylsilanes"Applied Surface Science. 175-176. 591-596 (2001)

M.Shinohara 等人：“使用甲基硅烷化学气相沉积 SiC 期间碳掺入的红外研究”应用表面科学。