東京工業大学 原子炉工学研究所 物質工学部門 助教授
科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業さきがけ
「ナノと物性」研究者
尾上 順
科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業さきがけ
「ナノと物性」研究者
尾上 順
新しい多面体炭素ナノ物質の創製と機能発現
炭素のもつ多様な結合様式を組み合わせた構造や高次の多員環を導入することで、これまでにない新しい幾何構造と物性をもつ炭素ナノ物質相の創成を目的に、電子線重合フラーレンポリマーの構造と物性に関する研究を行なった結果、金属的性質を示す負の曲率をもったピーナッツ型ナノカーボン(図1)が生成していることを見出した。
この金属的性質の起源を明らかにする目的で、光電子分光によるその場測定を行った。その結果、フェルミ準位付近でグラファイトよりも大きな状態密度をもち、フェルミ準位を滑らかに横切ることがわかった(図2)。通常のバルク金属ではフェルミ準位において状態密度が明瞭な不連続変化を示めすが、このピーナッツ型ナノカーボンのそれには明瞭な不連続変化は観測されなかった。(TaSe4)2IやK0.3MoO3といった金属・絶縁体転移（パイエルス転移）を示す擬１次元物質の金属相の価電子スペクトルでは、ピーナッツ型ナノカーボン同様に、フェルミ準位で不連続な変化はなく滑らかな変化になることが知られていることから、ピーナッツ型ナノカーボンが擬1次元構造をもつことが示唆される。
この負の曲率をもつピーナッツ型構造は、位相幾何学ではシュバルツ構造というトポロジー群に属していることから、トポロジーと物質科学の新しい学際領域を切り開く物質としても興味が持たれる。
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| 図1. 拡大 |
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| 振動分光および理論計算から予想されるピーナッツ型ナノカーボンの構造図 |
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| 図2. |
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| 電子線照射により生成したピーナッツ型ナノカーボンのUPSスペクトル(a)とフェルミ準位付近を拡大したスペクトル(b)。紺色：照射前のC60薄膜、ピンク：20時間照射後、青空色：50時間照射後、オレンジ：グラファイト、それぞれ表す。 |
関連論文:
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