内包フラーレン固体の物性:閉じ込められた空間における分子および単一原子

内嵌富勒烯固体的物理性质：有限空间中的分子和单​​原子

• 批准号: 07F07025
• 负责人: 谷垣 勝己
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07025/
• 关键词: フォノン; 電子状態; クラスレート; 熱電変換物質; 軟X線光電子分光; 原子分子内包物質; 単結晶; 伝導キャリア制御; フラーレン; ラットリング; ナノクラスタ; 超伝導; 内包

当該年度においては、内包フラーレンに代表される、ナノスケールのケージ構造とケージ内部空間に内包された原子・分子からなる物質群について、内包原子・分子の動的挙動を種々の物性測定から明らかにし、フォノン状態と電子状態との関係を詳細に検討するための研究を実施した。上述の物質群の一種であり、IV族元素により構成されるクラスレート物質は、ケージ内部空間に閉じ込められた原子の非調和振動モードフォノンが与える特異的な性質から、高温熱電変換材料として高い注目を集めている材料である。Ba8Ga16Ge30半導体クラスレート物質(BGG)において、BaおよびGa元素の比率を精密に制御することで電気伝導キャリアを制御し、そして単結晶化した試料(P-BGGおよびN-BGG)の電子状態を軟X線光電子分光法(XPS)などから詳細に検討した。XPSにおけるBa4d内殻スペクトルを詳細に解析した結果、波形分離したスペクトル成分の相対強度比がP-BGGとN-BGGとでは互いに異なっていることがわかった。X線回折測定から得た精密結晶構造解析結果と考え合わせると、Ga-GeケージにおけるGa原子の占有位置がP-BGGとN-BGGとでは異なり、このことが内包Ba原子の動的挙動に影響してBa4d軌道の電子状態を変化させたと解釈でき、その結果として伝導特性に影響を与えたと考えることができる。これらの結果は、高効率熱電変換材料設計において有益な知見を与えるものである。また本研究の成果はChemical Physics Letters誌に掲載された(472,60-64(2009))。

In this year, the research on the relationship between the state of the electron and the state of the substance group including atoms and molecules in the internal space was carried out in detail. One of the above-mentioned substance groups is composed of a group IV element, a substance, an internal space, an atom, an inharmonic vibration, and a material with special properties such as high temperature thermoelectric conversion. The electronic states of Ba8Ga16Ge30 semiconductor crystalline materials (BGG) were investigated in detail by soft X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XPS analysis results, waveform separation, phase intensity ratio of components, phase intensity ratio, phase intensity ratio, phase intensity ratio X-ray diffraction analysis results show that the occupation positions of Ga atoms in Ga-Ge orbitals are different from those in P-BGG and N-BGG, and the influence of the motion of Ba atoms in Ba4d orbitals on the electronic state of Ba4d orbitals is different from that in Ga-Ge orbitals. The result is that the design of thermoelectric conversion materials with high efficiency is beneficial. The results of this research were published in Chemical Physics Letters (472, 60 -64(2009)).

项目成果

Soft X-ray PhotoelectronSpectroscopy study of Ba_8Ga_<16>Ge_<30> and Sr_8Ga_<16>Ge_<30>

Ba_8Ga_<16>Ge_<30>和Sr_8Ga_<16>Ge_<30>的软X射线光电子能谱研究

• 发表时间: 2007
• 作者: J. Tang;R. Kumashiro;T. Rachi;M. A. Avila;T. Takabatake;F. Z. Guo;K. Kobayashi;K. Tanigaki
• 通讯作者: K. Tanigaki

Defects and Electronic Properties in IVth-group Nano Materials

IV族纳米材料的缺陷和电子特性

• 发表时间: 2009
• 作者: Fumiya Nemoto;Yoichi Takanishi;Yumiko Takahashi;Atsuo Iida;Isa Nishiyama;Jun;金田英宏;谷垣勝己
• 通讯作者: 谷垣勝己

Modulation of structural and electronic property of fullerene, metallofullerene and nanotubes by surface chemical modifications

通过表面化学修饰调节富勒烯、金属富勒烯和纳米管的结构和电子性质

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. nanosci. nanotechnol. 7
• 作者: J. Tang;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Energetics of endohedral atoms in type-I clathrates observed by soft x-ray spectroscopy

• DOI: 10.1103/physrevb.78.085203
• 发表时间: 2008-08
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Jun Tang;T. Rachi;R. Kumashiro;M. Avila;K. Suekuni;T. Takabatake;F. Guo;Keisuke L. I. Kobayashi;K. Akai;K. Tanigaki

Electronic States of Ba8Ga16Ge30 and Sr8Ga16Ge30 Observedby Soft x-ray Spectroscopy

软X射线能谱观察Ba8Ga16Ge30和Sr8Ga16Ge30的电子态

• 发表时间: 2008
• 作者: Jun Tang;Takeshi Rachi;Marcos A Avila;Toshiro Takabatake;FangZhun Guo;Keisuke Kobayashi;Koji Akai;Katsumi Tanigaki
• 通讯作者: Katsumi Tanigaki