フラーレン固体の物性と電場効果の研究

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フラーレン・ナノチューブ系は、今世紀の最重要研究領域の一つであるナノサイエンス・ナノテクノロジーにおける中心物質としてその物性研究・応用研究が先進各国で進められている。本研究課題においても、それらの電子構造・物性・安定性を中心に、多様な側面を理論的に研究し、新たな物性発現の可能性を探っている。本年度は、フラーレンがナノチューブに内包された、いわゆる「ピーポッド」と呼ばれる系のエネルギー論にもとづく安定度を、密度汎関数法により求めた。外枠のナノチューブの直径の関数として、内包時に得られるエネルギー利得を求めることにより、最も安定なピーポッド系のサイズを予測する事に成功した。ピーポッド同様、ナノチューブ内の一次元空間に物質を内包する系の研究において、さらに、下記の成果を得ることができた。(1)カリウム原子列を内包することにより、新たな伝導バンドがフェルミ準位に出現し、伝導に寄与する。(2)水素分子、メタン分子の吸着におけるエネルギー利得の予測値を得た。(1)の成果は、ナノエレクトロニクスにおけるナノチューブ系の新たな可能性を示すものと位置づけられる。また、(2)の成果は、クリーンエネルギーが求められる中、水素エネルギー活用の為の水素吸蔵物質、さらには、燃料電池等への応用が期待されているカーボンナノチューブの基礎的特性を与える成果と位置づけられる。