マトリックス単離法を用いた環状炭素クラスターの紫外-近赤外分光

使用基质分离法对环状碳簇进行紫外-近红外光谱分析

基本信息

批准号：
00J04394
负责人：
小原通昭
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、(1)金属(遷移金属;M)-ケイ素(Si)二成分クラスターの幾何構造及び電子構造に関する知見を得るために、負イオン光電子分光法、高分解能質量分析法を用いて研究を行った。本研究では、M(=Ti, Hf)棒及びSi棒をそれぞれ独立にレーザー蒸発することによりM-Si_nクラスターを生成した。クラスターの質量スペクトルは、高分解能飛行時間型質量分析装置により測定された。特定のサイズの負イオンクラスターに光電子脱離レーザー(266nm)を照射し、磁気ボトル型電子エネルギー分析器を用いて光電子スペクトルを測定した。またクラスターに対する水(H_2O)の化学吸着実験も併せて行った。光電子スペクトルの立ち上がりから電子親和力(EA)を求めたところ、η=16でEAが大きく変化していることが分かった。さらにH_2Oに対する反応性では、η=10以下では反応活性であるのに対し、η=10以上では反応不活性であることから、η=10以下のクラスターの幾何構造は金属外接型であり、η=10以上では金属内包型構造(M@Si_n)であることがわかった。特にη=15,16のクラスターは魔法数として質量スペクトル上に観測されることから、これらのクラスターはダングリングボンドを持たない金属内包かご状構造であると推測された。(2)この金属内包かご状ケイ素クラスターは、クラスターサイズによりHOMO-LUMOギャップが大きく変化すると予想されており、ナノ発光素子の有力な候補として注目されている。この様に気相合成されたクラスターの物性をより詳細に議論するためには、それらを固体表面に固定化させ、様々な物性測定を行う必要がある。本年度は、気相合成されたクラスターを自己組織化単分子膜(SAM)上に固定化するための方法論(ソフトランディング法)の開拓に着手した。本研究では、バナジウム原子とベンゼン分子からなる多層有機金属クラスターの固定化に成功した。これはSAMを構成する分子鎖が多層有機金属クラスターの構造変形を抑制したためと考えられることから、容易に構造変化し、解離・分解するクラスター種を固定化する際に有効に機能すると考えられる。

今年，我们使用负离子光电光谱和高分辨率质谱法进行了研究，以获取有关（1）金属（过渡金属; M）-silicon（SI）二元组的几何和电子结构的知识。在这项研究中，M-SI_N簇是通过独立的M（= Ti，HF）杆和Si杆的激光蒸发而产生的。使用高分辨率飞行时间质谱仪测量簇的质谱。使用磁性瓶型电子能量分析仪测量光电子解吸激光器（266 nm）和光电子光谱的负离子簇被照射。我们还对簇上的水（H_2O）进行了化学吸附实验。当电子亲和力（EA）从光电子谱的上升计算时，发现EA在η= 16时显着变化。 Furthermore, in terms of reactivity to H_2O, it is reactive at η=10 or less, whereas it is reactive at η=10 or more, and therefore it is reactive at η=10 or more, so it was found that the geometric structure of clusters with η=10 or less is metal circumscribed, and that it is metal-encapsulated structure (M@Si_n) at η=10 or more.特别是，在质谱上观察到η= 15,16的簇被视为魔法数量，因此假定这些簇是金属包裹的篮子样结构，它们没有悬挂式键。（2）由于簇的大小，这种类似金属载体的篮子样硅簇有望显着改变Homo-Lumo间隙，并吸引人们作为纳米光发射器件的有前途的候选人。为了更详细地讨论气相合成簇的物理特性，有必要将它们固定在固体表面上并执行各种物理性能测量。今年，我们开始开发一种方法（软着陆方法），以固定在自组装单层（SAMS）上的蒸气相合成簇。在这项研究中，我们成功地固定了由钒原子和苯分子组成的多层有机金属簇。这被认为是因为构成多层有机金属簇的结构变形的分子链，因此，当固定群集物种易于改变结构，分离和分解时，它被认为有效起作用。