新しい構造をもつ金属内包フラーレンの理論予測と物性解明

新结构内嵌金属富勒烯的理论预测及物性阐明

基本信息

批准号：
11165234
负责人：
小林郁
金额：
$ 3.26万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)Sc_<3-n>La_nN@C_<80>(n=0-3)の構造と電子状態昨年度にSc_3N@C_<80>の構造と電子状態を明らかにしたが、本年度はScをLaで置換したSc_<3-n>La_nN@C_<80>(n=0-3)の理論計算を行った。ケージのC_<80>は6-の状態が安定であるが、La原子の数が増す(nが大きくなる)にしたがって(Sc_<3-n>La_nN)^<8+>C_<80>^<8->の電子状態に近づく。また、C_<80>の空間的な制限のために、内包される(Sc_<3-n>La_nN)^<8+>が不安定なピラミッド構造を強いられる。これらの結果、nが大きくなるほど不安定になり、実験での生成比と一致するという興味深い結果を得た。(2)Sc_2@C_<84>の異性体の構造これまでに単離されているSc_2@C_<84>の3つの異性体のうち、2つは我々が理論予測した構造と実験結果が一致する。残りの1つは、理論と実験で提唱する構造が異なり、^<13>C-NMRのピークの本数に1本食い違いがある。ところが、実験で提案された構造は不安定なばかりでなく、ポテンシャルエネルギー曲面上の極小点に対応しないことを明らかにした。このことは、仮に実験で提案される構造が測定されると、倍近くのNMRピークを示すことを示しており、再実験の必要性を示唆した。(3)フラーレンの内部状態の変化フラーレン内部の性質を、静電ポテンシャルを用いて明らかにした。a)骨格のC原子をSi原子に置換する(ケイ素フラーレン)、b)原子数を増やす(巨大フラーレン)、c)フラーレンにCH_2やSiH_2などを付加する(フラーレン誘導体)ことにより、フラーレンの電子状態を変化させると、内部場が大きく変化することがわかった。このことは、金属内包フラーレンに付加反応を施すと、内包金属の位置が変わったり、止まっていた金属がある範囲内で動きだしたり、逆に動いていた金属が止まったりするという、興味深い結果を示している。

(1) Structure and electronic state of Sc_<3-n>La_nN@C_<80>(n=0-3) The structure and electronic state of Sc_3N@C_<80> was revealed last year, but this year we performed theoretical calculations of Sc_<3-n>La_nN@C_<80>(n=0-3) in which Sc was replaced with La. The C_<80> of the cage is stable in the 6- state,但是，随着LA原子的数量的增加（n增加），它接近（sc_ <3-n> la_nn）^<8+> c_ <80>^<8->的电子状态，由于C_ <80>的空间限制，封装的空间限制（sc_ <3-n> la_nn> la_nn> la_nn）^<8> la_nn）^<8岁）^<8岁）^<8>^<8岁）^<8>^<8岁）^<8岁）^<8>^<8>这些结果表明，n的n变得不稳定，结果越有趣，与实验中的生产比越一致。（2）SC_2@c_ <84>的异构体的结构是SC_2@C_ <84>的三个异构体的结构，到目前为止已经隔离了，两个与我们在理论上和实验结果中预测的结构一致。其余的一个在理论和实验中提出的结构上有所不同， ^<13> c-nmr中的峰数量有一个差异。然而，据揭示了实验中提出的结构不仅不稳定，而且与势能表面上的最小点不符。这表明，如果测量了实验中提出的结构，则显示出接近双重NMR峰，表明需要重新实验。（3）使用静电电势揭示了富勒烯内部状态的变化。发现通过用Si原子（富勒烯硅）代替C原子来更改富勒烯的电子状态，b）增加原子的数量（fullerene），c）添加CH_2，SIH_2等。这表明了有趣的结果，其中在金属封装的富勒烯，金属封装的金属变化的位置，已停止在一定范围内移动的金属进行加法反应，并且已经移动的金属将停止。