長鎖アルカンの空準位電子構造への自由電子性の寄与に関する逆光電子分光研究

反光电子能谱研究自由电子性质对长链烷烃空电子结构的贡献

基本信息

  • 批准号:
    01J03111
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.28万
  • 依托单位:
  • 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 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

長鎖アルカンは、炭素原子の擬一次元化合物、ポリエチレンなど高分子のモデル物質、代表的な有機絶縁体などの観点から、理論・実験の両面でその電子構造の研究が行われてきた。特に空準位に関しては自由電子性の寄与が示唆されており、それを明らかにすることは有機分子集合体の物性の基本的な理解のためにも重要である。しかし、空状態の電子構造観測にとって有効な逆光電子分光法を用いた研究は、長鎖アルカンが電子照射に弱いために信頼できる結果がなく、充分なデータが得られていなかった。本研究では、照射電子量を検出限界に達するまで減らして測定を試みた結果、信頼できる逆光電子スペクトルを得ることができた。しかし、このスペクトルは試料損傷などの影響がない情報を目指して得たものであり、試料薄膜中の分子配向やスペクトルから決まる物理量のエネルギー絶対値の決定などについてはさらに入念な実験が必要である。特に、ポリエチレンは負の電子親和力をもつ物質であると報告されているが、得られた逆光電子スペクトルからは真空準位より低エネルギーに空準位が存在する可能性が示唆されている。そこで、分子配向や真空準位の位置を調べるために、角度分解紫外光電子分光法による測定を行った。また、これまでに報告されている量子化学計算結果には自由電子性を考慮したものがなかったので、基底関数を大きくとることにより近似的に自由電子性を取り入れた計算を試みた。密度汎関数法(B3LYP)による計算結果では、充分大きな基底関数を用いると分子のLUMOが真空準位よりも低エネルギーに位置する。この結果から求めた状態密度は、逆光電子スペクトルと対応している。また、依然として基底依存性がみられるため、自由電子性を取り入れるためにはさらに大きな基底関数を用いる必要があることもわかった。
从碳原子的准一维化合物、聚乙烯等模型聚合物材料和代表性有机绝缘体的角度,对长链烷烃的电子结构进行了理论和实验研究。特别是,有人认为自由电子有助于空位,阐明这一点对于基本理解有机分子组装体的物理性质非常重要。然而,使用反光电子能谱的研究对于观察空态的电子结构是有效的,但由于长链烷烃容易受到电子照射,因此尚未产生可靠的结果,并且尚未获得足够的数据。在这项研究中,我们尝试通过减少照射电子的量直到达到检测极限来进行测量,结果我们能够获得可靠的背向光电子光谱。然而,获得该光谱的目的是获得不会受到样品损坏影响的信息,需要更仔细的实验​​来确定样品薄膜中的分子取向以及从光谱确定的物理量的绝对能量值.特别是,据报道聚乙烯是一种具有负电子亲和势的材料,获得的背向光电子能谱表明,在低于真空能级的能量下可能存在空能级。因此,为了研究分子取向和真空能级的位置,我们使用角分辨紫外光电子能谱进行了测量。此外,由于迄今为止报道的量子化学计算结果都没有考虑自由电子性质,因此我们尝试通过增加基组来近似纳入自由电子性质的计算。使用密度泛函理论(B3LYP)的计算结果表明,当使用足够大的基组时,分子的LUMO位于比真空能级更低的能量处。根据该结果确定的态密度对应于背向光电子能谱。我们还发现,由于仍然观察到基依赖性,因此有必要使用更大的基组来结合自由电子性质。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
堤清彦: "Unoccupied electronic states in a hexatriacontane thin film studied by inverse photoemission spectroscopy"Chemical Physics Letters. 361. 367-373 (2002)
Kiyohiko Tsutsumi:“通过反光电子能谱研究六十六烷薄膜中的未占据电子态”《化学物理快报》361. 367-373 (2002)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
佐藤直樹: "Unoccupied electronic states in Phthalocyanine thin films studied by inverse photoemission spectroscopy"Synthetic Metals. 133-134. 673-674 (2003)
Naoki Sato:“通过反光电子能谱研究酞菁薄膜中的未占据电子态”,《合成金属》133-134 (2003)。
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堤 清彦其他文献

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