ナノグラファイトの作成とその電子構造評価

纳米石墨的制备及其电子结构的评估

• 批准号: 01F00257
• 负责人: 榎 敏明
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00257/
• 关键词: ナノ粒子; 界面現象; 量子サイズ効果; 電荷移動錯体; 電子構造自己組織化膜; TTF; 単層グラファイト

アルカンチオール及びTTF置換アルカンチオールの自己組織化膜を有する白金ナノ粒子の作成と電子、磁気物性の解析を行った。オクタデカンチオール(C_<18>H_<37>SH)膜を有する白金ナノ粒子については、0から100%の表面被服率の増加に伴って粒径が2.2から0.9nmへと減少することが明らかとなった。温度に依存しないパウリスピン常磁性は粒径の減少に伴って減少し、量子サイズ効果により説明できることが明らかとなった。低温ではキュリースピンが被服のない白金ナノ粒子に比べて一桁大きく、各粒子が0か1個のスピンを有する値となり、偶数電子系である白金の電子状態と一見矛盾する結果となった。X線光電子分光スペクトルからは、白金の原子価は正の値を持ち、ナノ粒子が電子不足状態にあることが示唆される。これらのことから、アルカンチオールで被覆された白金ナノ粒子においては、粒子内部からチオール側に電荷移動が起こり、結果として偶数電子系からのずれが生じているものと思われる。ESRでは、被服率の増加に伴って、線幅とg値の増加が観測された。このことは、被服率の増加により、スピン-軌道相互作用が大きく増加することを示唆している。白金ナノ粒子では、アルカンチオールとの界面において不連続なポテンシャルの変化が存在する。このとき、フェルミ準位付近のナノ粒子の波動関数は界面付近に染み出し、スピン-軌道相互作用が増大するものと思われる。このように自己組織化膜を有する白金ナノ粒子には、量子サイズ効果に加え、界面での電子状態変化が大きく電子物性に影響することが明らかとなった。白金ナノ粒子上へのTTF置換基を有するアミノプロピルチオールの自己組織化膜の形成も試みた。さらに、これに臭素を加え、界面での電荷移動錯体の形成も試みた。現在、磁化率、ESR、電子顕微鏡観察により、構造と電子状態の相関を解明している。また、白金ナノ粒子表面の自己組織化膜を800℃で熱分解してグラファイト化することを試みた。その結果、負の磁化率が観測され、白金ナノ粒子表面にグラファイトが形成されることが示唆された。現在、再現性と物性の詳細を調べている。

我们用链烷硫醇和 TTF 取代的链烷硫醇自组装薄膜制备了铂纳米粒子，并分析了它们的电子和磁性。对于具有十八烷硫醇(C_ 18 H_ 37 SH)膜的铂纳米粒子，随着表面覆盖率从0％增加到100％，颗粒尺寸从2.2nm减小到0.9nm。结果表明，与温度无关的保利斯自旋顺磁性随着晶粒尺寸的减小而减小，并且可以通过量子尺寸效应来解释。在低温下，居里自旋比未涂覆的铂纳米颗粒大一个数量级，每个颗粒具有 0 或 1 个自旋，这一结果似乎与铂的电子态相矛盾，铂是一个偶电子系统。 X射线光电子能谱表明铂的价态为正，表明纳米粒子是缺电子的。从这些事实看来，在涂覆有链烷硫醇的铂纳米颗粒中，电荷从颗粒内部转移到硫醇侧，导致偏离均匀电子系统。在 ESR 中，观察到线宽和 g 值随着覆盖率的增加而增加。这表明自旋轨道相互作用随着覆盖范围的增加而大大增加。在铂纳米颗粒中，与链烷硫醇的界面处电势存在不连续变化。此时，认为费米能级附近的纳米粒子的波函数泄漏到界面附近，增加了自旋轨道相互作用。已经清楚的是，在具有自组装膜的铂纳米颗粒中，除了量子尺寸效应之外，界面处电子状态的变化对电子特性也有很大影响。我们还尝试在铂纳米粒子上形成带有 TTF 取代基的氨丙硫醇自组装膜。此外，我们向其中添加了溴并尝试在界面处形成电荷转移络合物。目前，我们正在利用磁化率、ESR 和电子显微镜观察来阐明结构和电子态之间的相关性。我们还尝试通过在800℃下热分解铂纳米颗粒表面的自组装膜来石墨化。结果，观察到负磁化率，表明在铂纳米粒子的表面上形成了石墨。我们目前正在研究再现性和物理特性的细节。