sp2/sp3混合ナノ炭素の作成、構造とその特異なナノ磁性

sp2/sp3混合纳米碳的创造、结构和独特的纳米磁性

• 批准号: 04F03275
• 负责人: 榎 敏明
• 金额: $ 1.54万
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F03275/
• 关键词: ナノダイヤモンド; 水熱合成法; ダイヤモンド表面修飾; 水素化; フッ素化; 反強磁性クラスター; 欠陥由来スピン

ナノダイヤモンドの水素化及びフッ素化による表面処理と表面処理試料の電子・磁気物性の解明を行った。水素化は、水熱合成法を用い、種々の反応時間で行うと共に、水素化を促進するため、Ptを触媒として用いることも試みた。X線小角散乱、赤外スペクトル、ラマンスペクトルによる解析から、処理前の試料表面は無定形グラファイトコンポジットで覆われているが、反応時間を長くしてゆくと、反応時間36時間までは、次第にグラファイトコンポジットは溶解し、表面が水素化されてゆくことが明らかとなった。さらに、反応時間を長くしてゆくと、表面構造が不安定となり、表面水素濃度は減少し、表面構造の再構成が起こることが明らかとなった。また、Pt触媒存在下では、表面再構成は起こらず、長時間の反応により、表面水素濃度は引き続き増加することが見出された。電子・磁気状態については、磁化率、ESRの測定の結果、処理前試料には、ナノダイヤモンド内部の欠陥由来の局在スピンが存在し、水素化により、表面に新たに別種の局在スピンが発生し、その濃度は反応時間の増加と共に、次第に増加して行くことが観測された。磁化率の温度変化の解析から、この表面局在スピンは孤立状態であるのでなく、集合状態をとり、反強磁性クラスターとして表面に存在し、交換相互作用の大きさは、J=-60Kにも達する格子欠陥構造を反映した特異な磁気状態をとることが明らかとなった。フッ素化試料についても、同様に、構造、磁性の解析を行っている。

我们研究了通过氢化和氟化对纳米金刚石进行表面处理，以及表面处理样品的电子和磁性能。采用水热合成法在不同的反应时间进行氢化，我们还尝试使用Pt作为催化剂来加速氢化。小角X射线散射、红外光谱和拉曼光谱分析表明，处理前的样品表面覆盖有非晶态石墨复合材料，但随着反应时间的增加，石墨逐渐形成，直至反应时间为36很明显，复合材料正在溶解并且表面已氢化。此外，还发现随着反应时间的增加，表面结构变得不稳定，表面氢浓度降低，并且表面结构重组。此外，发现在Pt催化剂存在下，没有发生表面重组，并且表面氢浓度在长时间内持续增加。关于电子和磁态，磁化率和ESR测量的结果是，处理前的样品中存在源自纳米金刚石内部缺陷的局部自旋，并且由于氢化而在表面上新产生了另一种局部自旋。观察到随着反应时间的增加，浓度逐渐增加。磁化率温度变化分析表明，这些表面局域自旋不是处于孤立状态而是处于集体状态，以反铁磁团簇的形式存在于表面，交换相互作用的大小为J=-60K。很明显，磁性状态呈现出反映所达到的晶格缺陷结构的独特磁性状态。氟化样品的结构和磁性也以同样的方式进行了分析。

项目成果

Magnetic Resonance Study of Nanodiamonds

纳米金刚石的磁共振研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of the Nato Advanced Research Workshop on Synthesis, Properties and Applications of Ultrananocrystalline Diamond
• 作者: O'Neill;A.;Tsukada;K;Matsuoka;T.;A.I.Shames et al.
• 通讯作者: A.I.Shames et al.