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，我们将利用负离子光电子能谱和高分辨率质谱进行研究，以便（1）获得有关金属（过渡金属；M）-硅（Si）二元团簇的几何和电子结构的知识；在这项研究中，M-Si_n团簇是通过激光蒸发M（=Ti，Hf）棒和Si棒分别产生的。使用高分辨率飞行时间质谱仪测量团簇的质谱。用光电子解吸激光（266 nm）照射特定尺寸的负离子簇，并使用磁瓶式电子能量分析仪测量光电子能谱。我们还对团簇进行了水（H_2O）的化学吸附实验。当我们根据光电子能谱的上升计算电子亲和势（EA）时，我们发现EA在η=16时发生显着变化。此外，就对H_2O的反应性而言，当η=10以下时具有反应性，而当η=10以上时则不活泼，因此η=10以下的团簇的几何结构为金属外接型，发现当η=10以上时，为金属夹杂物型结构（M@Si_n）。特别是，在质谱上观察到 η = 15 和 16 的团簇为幻数，因此推断这些团簇是金属包裹的笼状结构，没有悬空键。 (2)这种金属封装的笼形硅团簇的HOMO-LUMO能隙预计会根据团簇尺寸而发生很大变化，并且作为纳米发光器件的有希望的候选者而受到关注。为了更详细地讨论气相合成的团簇的物理性质，有必要将它们固定在固体表面上并测量各种物理性质。今年，我们开始开发一种将气相合成簇固定在自组装单层（SAM）上的方法（软着陆方法）。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SAM的分子链抑制了多层有机金属簇的结构变形，并且认为其有效地发挥了固定易于改变结构和解离和分解的簇物种的作用。