炭素クラスターを利用した有機/無機コンポジット薄膜の作製とその物性に関する研究

碳团簇制备有机/无机复合薄膜及其物理性能研究

• 批准号: 13750619
• 负责人: 高橋 英志
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-13750619/
• 关键词: 炭素クラスター; 薄膜; 有機; 無機コンポジット

本研究ではフラーレンを3次元基板として利用し,表面に金属元素を配列させ薄膜化することで大きい比表面積を持った有機/無機コンポジット薄膜作製することを目的とする.フラーレン表面に直接炭素-遷移金属の結合を持たせることは困難と考えられるため,第一段階としてフラーレン,遷移金属の両者と結合を形成しうる硫黄を介在させることを試みた.高速液体クロマトグラフィーにより純度99%以上に精製したC_<60>及びC_<70>と硫黄をそれぞれ溶解したトルエン溶液(フラーレン=1.67x10^<-4>mol/dm^3,硫黄=1.33x10^<-1>mol/dm^3)を作製し,数日間放置することにより希薄溶液からフラーレン/硫黄化合物の結晶が生成することを見出した.本化合物の組成はC_<60>S_<16>(C:78.91atm%,S=21.09atm%)及びC_<70>S_<16>(C:81.4atm%,S=18.6atm%)であり,その構造はC_<60>S_<16>はC-centered monoclinic(a=20.874(1)Å,b=21.139(1)Å,c=10.5690(6)Å,β=111.93(1)゜),C_<70>S_<16>はprimitive monoclinic,(a=1.5271nm, b=1.49971nm, c=2.18024nm and β=109.791゜)であることがわかった.上記構造から計算される密度は1.894g/cm^3(C_<60>S_<16>)及び1.91g/cm^3(C_<70>S_<16>)であり,これは実測密度1.86g/cm^3(C_<60>S_<16>)及び1.88g/cm^3(C_<70>S_<16>)と良く一致する.これら結晶の赤外線吸収スペクトル、ラマン散乱スペクトル及びNMR分析の結果からフラーレン類のピークが明確に観測され,結晶中においてフラーレン類の骨格の構造は保持されていることが判明した.以上の結果から,本化合物はフラーレンと熱力学的に最も安定な形態の硫黄(S_8リング)で構成された構造となっていることがわかった.第一原理計算の結果,C_<60>S_<16>結晶中のC_<60>と硫黄の間には電荷移動が生じているものと考えられ,これはC_<60>結晶の結果とは大きく異なることがわかった.

In this study, three dimensional substrates were used to prepare organic/inorganic thin films with large specific surface area. The first stage of carbon migration is the formation of sulfur. High speed liquid purification process with purity of 99% or more C_and C_<60><70>and sulfur compounds dissolved in solution (sulfur =1.67x10^<-4>mol/dm3, sulfur =1.33x10^<-1>mol/dm3) was carried out. C_S_S_C_ S_C_<60>S_ S_<16>(C: 78.91 atm %, S = 21.09 atm %) and C_<70>S_<16>(C:81.4atm%,S=18.6atm%), C_<60>S<16>_C-centered monoclinic(a=20.874(1),b=21.139(1),c=10.5690(6),β=111.93(1)),C_<70>S_<16>primitive monoclinic,(a=1.5271nm, b=1.49971nm, c=2.18024nm and β=109.791). The calculated densities of the above structures are 1.894 g/cm^3(<60>CS_<16>) and 1.91 g/cm^3 (<70>CS_<16>), respectively. The measured densities are 1.86 g/cm^3(<60>CS_<16>) and 1.88 g/cm^3 (<70>CS_<16>), respectively. The results of IR absorption, IR scattering and NMR analysis of the crystals showed that the structure of the skeleton in the crystals remained unchanged. As a result, this compound is the most stable form of sulfur (S_8) in thermodynamics. The results of the first principle calculation show that the charge transfer between C_<60>S_<16>crystals <60>and sulfur is very different<60>.

项目成果

H.Takahashi, N.Sato, A.Muramatsu, S.Matsubara, K.Tohji, E.Matsubara: "Synthesis of fullerene/sulfur compounds"Proceedings of The Fourth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM 4). 647-650 (2001)

H.Takahashi、N.Sato、A.Muramatsu、S.Matsubara、K.Tohji、E.Matsubara：“富勒烯/硫化合物的合成”第四届环太平洋先进材料与加工国际会议 (PRICM 4) 论文集。

H.Takahashi, E.Matsubara, S.Matsubara, N.Sato, A.Muramatsu, K.Tohji: "Co-deposition of fullerenes sulfur from diluted solution"Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. Vol.10,No.3. 217-226 (2002)

H.Takahashi、E.Matsubara、S.Matsubara、N.Sato、A.Muramatsu、K.Tohji：“从稀释溶液中共沉积富勒烯硫”富勒烯、纳米管和碳纳米结构。