原子内包フラーレンを基本要素としたナノ構造素子の開発

使用内嵌富勒烯作为基本元素开发纳米结构器件

基本信息

批准号：
15710105
负责人：
牧野武彦
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,原子内包フラーレンを人為的な操作が可能な原子(基本要素)とみなし,これを周囲の環境変化によって自己組織的に配列させることが同時に機能発現となる,新たな分子素子の創造を目指した.本年度は,原子内包フラーレン群が自己組織化および構造変化するための条件を,系をモデル化して分子動力学計算を行うことによって探索した.第一段階として,原子内包フラーレンを最小のフラーレンであるC20に単純化して,これをモデル化した.C20同士の第一原理分子軌道計算によるエネルギー変化では,C20の方向の組み合わせによって明らかな違いが現れたため,方向を考慮したポテンシャルを設定した.Cu基板とC20のエネルギー変化では,方向による違いは小さかったため,方向は考慮しないこととした.作成したポテンシャルを用いて,Cu基板上のC20の挙動を,C20の回転を考慮する分子動力学計算を行い,原子間ポテンシャルおよび回転の考慮と系の挙動の関係を調べた.この結果,フラーレンの異方性を考慮する場合としない場合とでは,C20の配列に違いが現れることがわかった.一方,ナノ構造素子としては,基板のバリエーションによってパターン形成と動的な構造変化が起こる可能性を明らかにすることも重要である.このため,MgO基板上の金属原子の挙動を,基板と金属原子間のポテンシャルを設定し,分子動力学計算を行った.第一原理バンド計算を用いて系のエネルギー変化を算出し,ポテンシャルを構築する方法を確立した.このモデル計算の結果,得られた挙動は,酸化物基板による表面原子のパターン形成の可能性を示していた.

这项研究旨在创建一个新的分子元素，其中原子封装的富勒烯被认为是人为地操纵的，并且由于周围环境的变化，这些原子的形成（基本元素）是通过以自组织方式对齐的。今年，我们通过对系统进行建模并进行分子动力学计算来探讨原子封装富勒烯组的自组织和结构变化的条件。作为第一阶段，我们将原子封装的富勒烯封装到C20，这是最小的富勒烯，并对此进行了建模。在第一原理分子轨道计算之间的能量变化中，由于C20方向的组合，出现了明显的差异，因此我们设定了考虑方向的潜力。 CU基板和C20之间的差异在CU基板和C20之间的能量变化中很小，因此不考虑方向。陶器是创造的。使用Intial，我们进行了分子动力学计算以考虑C20的旋转，并研究了原子间电位与旋转与系统行为之间的关系。结果，我们发现C20排列的差异出现在富勒烯的各向异性与没有各向异性的情况下。另一方面，阐明模式形成和动态结构变化可能由于基板的变化而发生的可能性也很重要。因此，我们在MGO底物上设置底物和金属原子之间的电势，并进行了分子动力学计算。我们使用第一个主要频带计算计算了系统的能量变化，并建立了一种构建电势的方法。该模型计算的结果表明，氧化物底物对表面原子进行模式化的可能性。