フラーレン結晶の金属化

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本年度の研究実績はおもにC_<60>結晶を金属化するために必要なC_<60>のポリ-マ化についての成果である。それはC_<60>シェルの研究とC_<60>結晶の光照射硬化の2点に集約される。(1)C_<60>シェルの研究:C_<60>結晶を酸素雰囲気中である温度以上で加熱すると、C_<60>結晶の表面層だけが残りそのほかは蒸発してしまうことがある。その表面層のことをシェルと呼んでいる。シェルの生成条件はいままでのところ不明であったが、われわれの研究の結果、可視光の照射下で大気中で580Cで再昇華させると生成することがわかった。また一度大気中で可視光のもとで照射したあと、動的に300Cで加熱しながら真空焼鈍するとシェルは形成されなかった。このことから、酸素と光がシェルの形成に重要な役割を果たすことがわかった。シェルの構造は透過電子顕微鏡、ラマン分光、などの研究からアモルファス炭素の構造が最も可能性があることがわかった。原子間力顕微鏡(AFM)観察によればこの膜厚は5nmであり、膜は比較的均一な構造をたもっていることが判明した。(2)C_<60>結晶の光照射硬化:C_<60>結晶に光照射するとポリマー化が起こることが知られている。C_<60>結晶が白色光で光照射すると微小硬さが異常に増加し400Kでその増加がなくなることが見いだされている。また、その波長依存性は赤色で最大になり赤色より波長の長い光に対しては影響のないことも見いだされた。ポリマー化の速度は紫外線の領域の方が大きいとされているが、われわれの結果は硬さの光照射硬化はC_<60>のポリマー化と光の浸透深さに依存することを示している。