新しい構造をもつ金属内包フラーレンの理論予測と物性解明

新结构内嵌金属富勒烯的理论预测及物性阐明

• 批准号: 11165234
• 负责人: 小林 郁
• 金额: $ 3.26万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (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/grant/KAKENHI-PROJECT-11165234/
• 关键词: 金属内包フラーレン; 内部場; 静電ポテンシャル; 理論予測; 分子軌道法; 密度汎関数法; 構造; 電子状態; Sc_3@C_<82>; Sc_4@C_<82>; Sc_3N@C_<82>; ab initio分子軌道法; 非局所密度汎関数法; 静電相互作用; 孤立五員環則

(1)Sc_<3-n>La_nN@C_<80>(n=0-3)の構造と電子状態昨年度にSc_3N@C_<80>の構造と電子状態を明らかにしたが、本年度はScをLaで置換したSc_<3-n>La_nN@C_<80>(n=0-3)の理論計算を行った。ケージのC_<80>は6-の状態が安定であるが、La原子の数が増す(nが大きくなる)にしたがって(Sc_<3-n>La_nN)^<8+>C_<80>^<8->の電子状態に近づく。また、C_<80>の空間的な制限のために、内包される(Sc_<3-n>La_nN)^<8+>が不安定なピラミッド構造を強いられる。これらの結果、nが大きくなるほど不安定になり、実験での生成比と一致するという興味深い結果を得た。(2)Sc_2@C_<84>の異性体の構造これまでに単離されているSc_2@C_<84>の3つの異性体のうち、2つは我々が理論予測した構造と実験結果が一致する。残りの1つは、理論と実験で提唱する構造が異なり、^<13>C-NMRのピークの本数に1本食い違いがある。ところが、実験で提案された構造は不安定なばかりでなく、ポテンシャルエネルギー曲面上の極小点に対応しないことを明らかにした。このことは、仮に実験で提案される構造が測定されると、倍近くのNMRピークを示すことを示しており、再実験の必要性を示唆した。(3)フラーレンの内部状態の変化フラーレン内部の性質を、静電ポテンシャルを用いて明らかにした。a)骨格のC原子をSi原子に置換する(ケイ素フラーレン)、b)原子数を増やす(巨大フラーレン)、c)フラーレンにCH_2やSiH_2などを付加する(フラーレン誘導体)ことにより、フラーレンの電子状態を変化させると、内部場が大きく変化することがわかった。このことは、金属内包フラーレンに付加反応を施すと、内包金属の位置が変わったり、止まっていた金属がある範囲内で動きだしたり、逆に動いていた金属が止まったりするという、興味深い結果を示している。

(1) Sc_ < 3 - n > La_nN @ C_ < 80 > (n = 0-3) の tectonic と electronic state yesterday annual に Sc_3N @ C_ < 80 > の tectonic と electronic state を Ming ら か に し た が, this year's は Sc を La で replacement し た Sc_ < 3 - n > La_nN @ C_ < 80 > (n = 0-3) の theoretical calculation of line を っ Youdaoplaceholder0. ケ ー ジ の C_ < 80 > は 6 - の state が settle で あ る が, La atomic number の が raised す (n が big き く な る) に し た が っ て (Sc_ < 3 - n > La_nN) ^ < > 8 + C_ < 80 > ^ < 8 - > の electronic state に nearly づ く. ま た, C_ < 80 > の space limitations な の た め に, inner package さ れ る (Sc_ < 3 - n > La_nN) ^ < > 8 + が unrest な ピ ラ ミ ッ ド strong tectonic を い ら れ る. こ れ ら の results, large n が き く な る ほ ど unrest に な り, be 験 で の generate consistent than と す る と い う tumblers deep た を い results. Sc_2 @ C_ (2) < 84 > の の straight body structure こ れ ま で に 単 from さ れ て い る Sc_2 @ C_ < 84 > の 3 つ の straight body の う ち, 2 つ は I 々 が theory to measure し た tectonic と be 験 が consistent す る. Residual り の 1 つ は, theoretical と be 験 で mention sing す る が different structures な り, ^ < > 13 C - NMR の ピ ー ク の book に this food い い spare が あ る. と こ ろ が, be 験 で proposal さ れ た tectonic は unrest な ば か り で な く, ポ テ ン シ ャ ル エ ネ ル ギ ー の minimum points on a curved surface に 応 seaborne し な い こ と を Ming ら か に し た. こ の こ と は, 仮 に be 験 で proposal さ れ る structure determination of が さ れ る と, times nearly く の NMR ピ ー ク を shown す こ と を shown し て お り, again be 験 の necessity を in stopping し た. (3) フ ラ ー レ ン の internal state の variations change フ ラ ー レ ン internal の nature を, electrostatic ポ テ ン シ ャ ル を with い て Ming ら か に し た. A) bone の C を Si atoms に replacement す る (ケ イ element フ ラ ー レ ン), b) atomic number を raised や す (huge フ ラ ー レ ン), C) フ ラ ー レ ン に CH_2 や SiH_2 な ど を plus す る (フ ラ ー レ ン inductor) こ と に よ り, フ ラ ー レ ン の electronic state を variations change さ せ る と, large internal field が き く variations change す る こ と Youdaoplaceholder0 った. こ の こ と は, metal insourcing フ ラ ー レ ン に plus the 応 を shi す と が, in-house metal の position - わ っ た り, check ま っ て い た metal が あ る van 囲 で move within き だ し た り, inverse に い て い た metal が check ま っ た り す る と い う, deep interest を い results shown し て い る.

项目成果

Y.Kubozono: "Structures of La_2@C_<80> Studies by La K-edge XAFS"Chem.Phys.Lett.. 335. 163 (2001)

Y.Kubozono：“La_2@C_<80> 的结构通过 La K 边缘 XAFS 研究”Chem.Phys.Lett.. 335. 163 (2001)

T.Akasaka: "La@C_<82> Anion. An Unusually Stable Metallofullerene"J.Am.Chem.Soc.. 122. 9316 (2000)

T.Akasaka：“La@C_<82> 阴离子。一种异常稳定的金属富勒烯”J.Am.Chem.Soc.. 122. 9316 (2000)

K. Kobayashi et al.: "Endohedral Metallofullerenes -Theoretical Prediction for the Unconventional Structures and Properties-"Chem. And Chem. Industry. 53. 117-120 (2000)

K. Kobayashi 等人：“Endohedral Metallofullerenes - 非常规结构和性能的理论预测 -”Chem。

K. Kobayashi et al.: "Bonding Featues in Endohedral Metallofullerenes. Topological Analysis of Electron Density Distribution"Chem. Phys. Lett.. 302. 312-316 (1999)

K. Kobayashi 等人：“内嵌金属富勒烯的键合特征。电子密度分布的拓扑分析”Chem。

K. Kobayashi et al.: "Theoretical Study of Structures and Dynamic Properrties of Sc_3@C_<82>"Chem. Phys. Lett.. 313. 45-51 (1999)

K. Kobayashi 等：“Sc_3@C_<82> 结构和动态性能的理论研究”Chem.