炭素マイクロクラスターの電子状態・振動状態に関する第一原理的研究

碳微团簇电子态和振动态的第一性原理研究

• 批准号: 06224202
• 负责人: 川添 良幸
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06224202/
• 关键词: フラーレン; 電子状態; 振動状態; 第一原理; 炭素クラスター

C_<60>およびC_<70>の作るfcc、hcp、sc相に対し、我々が独自に開発した全電子・全ポテンシャルを扱う混合基底第一原理バンド計算法により、結晶中におけるフラーレンの向きまでを考慮した精密な電子状態計算を行った。この単位胞内に最大280個までの炭素原子を含む大規模計算により、特にC_<70>に関しては世界に先駆けて、金表面上のその結晶状態が主としてhcp相であるという新しい知見を得た。これらの計算結果は、単独および光吸収の実験家との共同研究としてまとめて発表された。また、フラーレン生成のメカニズムを理解するため、同じ混合基底を適用して以下のような一連のダイナミックシミュレーションを行った。1.グラファイト小片、C_<60>およびそのアイソマ-等に対する温度条件を変えた安定性検討。2.C_<58>+C_2プロセスによるC_<60>再現。3.C_<60>+C_2およびC_<60>+C_3プロセスによる化学反応性の検討。4.C_<60>+C_<60>プロセスによるダイマー化。これらにより、従来実験的には短時間過ぎて測定することができず、理論的には複雑過ぎるため検討困難であったフラーレン生成の最終過程の一部が明らかになった。以上のシミュレーション計算結果は、全て専用のアニメーション装置により可視化され、サイエンティフィック・ビジュアリゼーションとして研究者に理解しやすい形にまとめられた。

对于由 C_<60> 和 C_<70> 形成的 fcc、hcp 和 sc 相，我们可以使用处理所有电子和所有电势的混合基从头计算方法来计算晶体中富勒烯的取向。精确的电子结构计算考虑以下因素。通过对晶胞中多达280个碳原子的大规模计算，我们在国际上首次获得了金表面C_<70>晶态主要为hcp相的新认识。这些计算结果是独立提出的，也与光吸收实验家合作提出的。此外，为了了解富勒烯的产生机理，我们使用相同的混合基础进行了一系列动态模拟，如下所示。 1.石墨颗粒、C_<60>及其异构体在不同温度条件下的稳定性研究。 2.通过C_<58>+C_2过程再现C_<60>。 3.通过C_<60>+C_2和C_<60>+C_3过程检查化学反应性。 4.通过C_<60>+C_<60>过程进行二聚。这些结果阐明了富勒烯生产最终过程的一部分，该过程通常太短而无法通过实验测量，并且理论上太复杂而无法研究。上述所有模拟计算结果均使用专用动画设备进行可视化，并以研究人员易于理解的形式概括为科学可视化。

项目成果

H.Rafii-Tabar: "An application of classical mclecular dynamics simnhtion and ab initio density functional calculation in surface physics" Molecular Simulation. 12. 271-289 (1994)

H.Rafii-Tabar：“经典分子动力学模拟和从头算密度泛函计算在表面物理中的应用”分子模拟。

Tomihiro Hashizume: "Intramolecnlar structnre of C_<60> molecules adsorbed on the Cu(111)-(1:1)snrtace" Physical Review Letters. 71. 2959-2962 (1993)

Tomihiro Hashizume：“吸附在 Cu(111)-(1:1)snrtace 上的 C_<60> 分子的分子内结构”物理评论快报。

Keivan Esfarjani: "Band Structure and Chemical bonding in C_<58>BN heterafullerenes" Physical Review. B50. 17830-17836 (1994)

Keivan Esfarjani：“C_<58>BN 杂富勒烯中的能带结构和化学键合”物理评论。

Yoshiyuki Kawazoe: "Electronic structure of layered C_<60> and C_<70> on Si(100)surface" Japan Journal of Applied Physics. 32. 1394-1400 (1993)

Yoshiyuki Kawazoe：“Si(100)表面上层状C_<60>和C_<70>的电子结构”日本应用物理杂志。

Bing-Lin Gu: "Effects of molecular oriention on the electronic structure of fcc C_<60>" Physical Review. B49. 16202-16206 (1994)

顾秉林：“分子取向对面心立方C_<60>电子结构的影响”物理评论。