フラーレンC_<60>、C_<70>の単結晶X線回折による双晶、構造、相転移の研究

通过单晶X射线衍射研究富勒烯C_<60>和C_<70>的孪晶、结构和相变

基本信息

批准号：
07213206
负责人：
堀内弘之
金额：
$ 1.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07213206/
关键词：
フラーレン C_<60>、C_<70>単結晶X線回折相転移双晶積層不整

项目摘要

純粋なC_<60>、C_<70>の単結晶についてX線回折法によりその結晶構造上の特徴について考察した。C_<60>は、気相成長により直径数mmの大きな良質な結晶が得られるが、注意深く観察すると一般的に複雑な形態であり単結晶ではない。単結晶用カメラ法やX線回折計による解析の結果、これらはいずれも{111}面を双晶面とする双晶の関係を示す事を明らかにした。波長1.5Å程度のX線による回折では、双晶区域間での干渉を示す散漫散乱が殆んど見られないことから、これらの双晶区域は数千Å以上の巨視的なものと考えて良い。一方C_<70>については、単結晶X線カメラ法による回折実験によると、C_<70>分子のhcp積層方向に対応する回折に例外なく著しい散漫散乱が観測されることから、顕著な積層不整が存在することが分かる。また、その散漫散乱強度分布の特徴から、局所的には三方晶系となるfccの部分も多いと見られる。単結晶を用いた-130℃の低温実験では、室温の六方晶の格子は歪み、そのa_1とa_2の長さに明瞭な差が現れ、空間群P6_3/mmcの構造では見られない新しい回折斑点が観察されることから、単斜晶系などの低対称の構造に転移しているとみられる。また、昇温すると、70℃付近で六方晶のc軸が減少し、a軸が増すと云う興味深い現象が見られる。この変化には昇温と降温にヒステリシスが観測される。これは、楕円体であるC_<70>分子の長軸が結晶軸cに対する歳差運動が顕著になる結果と解釈できる。このような歳差運動が著しくなるとC_<70>分子回転楕円体の長軸方向が本来の結晶格子に対して(001)面内に倒れ、この現象がその付近で協同的に発生すると、恰も本来の結晶軸cが90°方向を変えた関係の双晶が発生することが期待される。実際に単結晶用X線カメラ法による回折図形観察により、軸率c/aが変化した後、結晶軸cが2a_1+a_2方向やそれと結晶学的に等価な方向に転換する現象を捉えることが出来た。以上のようにC_<60>、C_<70>の構造には興味深い問題が多々残されており、更に綿密な単結晶によるX線回折実験が要求される。

通过X射线衍射检查了纯C_ <60>和C_ <70>单晶的晶体结构特性。 C_ <60>是一种大型高质量晶体，直径为几毫米，但蒸气相生长，但如果仔细观察，它通常是一种复杂的形式，不是单个晶体。使用单晶摄像头方法和X射线衍射仪的分析表明，这两者都表明了双胞胎与{111}平面作为双平面之间的关系。在与波长约1.5Å的X射线的衍射中，几乎没有任何散射表明双胞胎区域之间的干扰，因此这些双胞胎区域可以被认为是宏观的几千或更多。另一方面，关于C_ <70>，使用单晶X射线摄像机方法进行了衍射实验，表明，在毫无例外的衍射中观察到显着的散射，在与C_ <70>分子的HCP堆叠方向相对应的衍射实验中，这表明存在明显的堆叠不规则性。此外，由于散射散射强度分布的特征，人们认为有许多FCC部分是局部三角形的。在低温实验中，使用-130°C下的单晶体，在室温下的六边形晶格被紧张，并且在A_1和A_2的长度中出现了明显的差异，并且在空间组P6_3/MMC结构中未见的新衍射斑点，因此相信结构已经过于过渡到低音型结构。此外，可以看到一个有趣的现象，因为当温度升高时，六边形晶体的C轴在70°C左右降低，并且A轴增加。在温度升高和下降的这种变化中观察到滞后。这可以解释是椭圆形C_ <70>分子的长轴的结果，该分子是相对于晶体c的突出进攻。如果这种进动变得显着，则相对于原始的晶体晶格，C_ <70>分子球体的纵向向平面塌陷（001），如果这种现象在附近合作发生，则可以预期的双胞胎与原始晶体C的关系发生90°的关系会发生。实际上，使用X射线摄像机方法对单晶进行衍射模式观察使我们能够掌握轴向比率C/A发生变化后的现象，晶体轴C在2A_1+A_2方向或结晶等效方向上变化。如上所述，在C_ <60>和C_ <70>的结构中仍然存在许多有趣的问题，并且需要使用单晶进行进一步详细的X射线衍射实验。