炭素・窒素・ケイ素から成る分子ソレノイドの特異な電子物性に関する研究

碳、氮、硅组成的分子螺线管独特电子特性的研究

基本信息

批准号：
06453115
负责人：
山邊時雄
金额：
$ 3.9万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、炭素・窒素・ケイ素などより成るナノスケールのチューブを作製し、特に金属的導電性のような電子物性を示すものを分子ソレノイド、すなわち分子サイズの大きさを持つコイル磁石として機能させることにより、新規なナノエレクトロニクスに対する分子材料として開発を行うこと、およびその基礎的な準備段階として、炭素ナノチューブの電子物性を解析することを目的とした。その研究実績の概要は以下のようである。(1)単層の炭素ナノチューブのモデルについてその可能なあらゆる結合交替パターンを考え、1次元πバンド構造の解析的な解を求めた。これによると、結合交替の生じた場合でも大小2通りのバンドギャップを持つチューブのクラスに分れることが明らかとなった。最も大きなバンドギャップを与える結合交替パターンは、チューブの構造によって一定の規則があることが明らかとなった。(2)外径20nmで長さ約10μmの炭素ナノチューブについて、世界で初めて電子スピン共鳴(ESR)法による解析を実施した。炭素ナノチューブ試料はアーク放電法によって炭素電極中に発生したものを酸化法によって精製したものを用いた。ラマン散乱測定によると、この試料はグラファイトと同様に1581cm^<-1>に単一のピークを示した。またこの精製炭素ナノチューブ試料はESR不活性であり、不純物をほとんど含んでいない純粋な半導体であることが明らかとなった。ここから、炭素ナノチューブ試料の電子物性はその生成条件によって大きく変化することが予想され、分子ソレノイドの作製に当たっての有用な指針が得られたものと考えられる。

This research aimed to produce nanoscale tubes made of carbon, nitrogen, silicon, etc., and to develop them as molecular materials for novel nanoelectronics by making them particularly exhibit electronic properties such as metallic conductivity function as molecular solenoids, that is, coil magnets with molecular size, and to analyze the electronic properties of carbon nanotubes as a basic preparation stage.研究结果的概述如下。（1）考虑到单层碳纳米管模型的所有可能的键交替模式，获得了一维π带结构的分析解。这表明即使发生粘结交替，管子也可以分为两类的带镜，大小。已经揭示了提供最大带隙的粘结交替模式受管的结构不断调节。（2）我们在碳纳米管上使用电子自旋共振（ESR）方法进行了世界首次分析，外径为20 nm，长度约为10μm。碳纳米管样品是通过电弧放电方法在碳电极中产生的样品，并通过氧化方法纯化。拉曼散射测量结果表明，样品在1581 cm^<-1>上表现出一个单个峰，类似于石墨。还揭示了纯化的碳纳米管样品是ESR不可能的，是一种纯净的半导体，几乎没有杂质。从中，可以预期，碳纳米管样品的电子性能将根据生产条件而变化很大，并且人们认为已经获得了制备分子螺线管的有用指南。