平成12年度未来開拓学術研究推進事業研究成果報告書概要



1.研究機関名 東京大学
 
2.研究領域 理工
 
3.研究分野 次世代人工物質・材料の探査的研究
 
4.研究期間 平成8年度〜平成12年度
 
5.研究プロジェクト番号 96P00104
 
6.研究プロジェクト名 フラーレン・ナノチューブなどナノメター人工物質の探索と物性

7.プロジェクト・リーダー
プロジェクト・リーダー名 フリガナ 所属部局名 職名
壽榮松 宏仁 スエマツ ヒロヨシ 大学院理学系研究科 教授

8.コア・メンバー

コア・メンバー名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
藤井 保彦 フジイ ヤスヒコ 東京大学・物性研究所 教授
谷垣 勝己 タニカキ カツミ 大阪市立大学・理学部 教授
岩佐 義宏 イワサ ヨシヒロ 北陸先端科学技術大学院大学 助教授

9.研究協力者

研究協力者名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
Balvinder Gogia バルビンダ ゴーギア 東京大学・大学院理学系研究科 リサーチアソシエイト
綿貫 徹 ワタヌキ テツ 東京大学・大学院理学系研究科 リサーチアソシエイト
石井 賢司 イシイ ケンシ 東京大学・大学院理学系研究科 リサーチアソシエイト

10.研究成果の概要

本研究は、フラーレンおよびカーボンナノチューブについて、これら新奇人工物質の特異な電気的、光学的および磁気的性質など基礎的物性を明らかにし、同時にナノメター領域における電子デバイス応用への基礎研究によって近未来における重要な科学分野を開拓しようとしたものである。
 単層カーボンナノチューブについては、光吸収スペクトル測定によるエネルギー構造研究に加え、今回、波長可変レーザーを光源とし微細加工した伝導測定端子を用いることにより、初めて光伝導スペクトルの観測に成功し、半導体相の電子構造を決定し、同時に、ナノチューブが1次元半導体として機能することを示した。さらに、AFM/STS二重法を開発し、AFM制御によってチップ位置を制御しながら、試料の任意の場所における伝導度およびSTSスペクトルを観測することに成功した。ナノチューブの局所電子構造の研究や金属チューブと半導体チューブの空間的分布図を明確にできる点で画期的な手法と言える。
 C60化合物における超伝導と反強磁性相の研究 アルカリ土類元素の化合物を合成し、C60分子の第2LUMO伝導帯に起因する超伝導体を系統的に研究した。この結果、n=8,9,10に対し超伝導相が生じることを初めて明らかにした。これらの超伝導体では、アルカリ土類元素のpおよびd軌道とC60分子軌道が混成され伝導帯が再編成されているが、BCS超伝導体と考えられる事を明らかにした。さらに、これらフラーレン超伝導体相は、C60分子間距離dの増加させることによって、金属から絶縁体に、しかも、反強磁性相に転移する事を発見し、TN対dの相図を完成させ、単一バンド・ハバード系の相図に酷似することを示した。この金属−絶縁体転移の起因は、低温における結晶の対称性の低下が、分子軌道準位の分裂を生じ、この有効バンド幅の減少によってモット転移が起こったと考えられる。
 希土類C60化合物の磁気物性については、Eu6C60が低温で強磁性転移を持つこと、さらに強磁性転移温度以下で極めて大きい負の磁気抵抗(低温・高磁場では、3桁以上も減少)、Giant Negative Magnetoresistance現象、を示すことを明らかにした。通常のGMR現象とは明らかに性質が異なるが、多結晶試料における微粒子間のスピン依存トンネル伝導モデルで説明が可能であることを示した。

11.キーワード

(1)フラーレン化合物、(2)ナノチューブ、(3)ナノメター物質
(4)電子構造、(5)磁気構造、(6)構造相転移
(7)金属−絶縁体転移

12.研究発表(印刷中も含む)

[雑誌論文]
著者名 論文標題
Y. Maniwa et al., Determination of 13C NMR isotropic Knight shift and deviation from BCS relation in A3C60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B54 1996 R6861-R6864

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., Superconductivity in K3Ba3C60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B54 1996 R15653-R15656

著者名 論文標題
K. Prassides et al., Current issues in fulleride superconductivity
雑誌名 発行年 ページ
Physica C282-287   307-310

著者名 論文標題
H. Shimoda et al., Synthesis and superconductivity of (NH3) K3C60
雑誌名 発行年 ページ
Synth. Metals 85 1997 1593-1594

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., Superconductivity in potassium intercalated Ba3C60
雑誌名 発行年 ページ
Synth. Metals 86 1997 2309-2310

著者名 論文標題
K. Morii et al., Electronic Properties of Fullerenes
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst 296 1997 357-364

著者名 論文標題
G. Bendele et al., Effect of Charge state on Polymeric Bonding Geometry: The ground state of Na2RbC60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. Lett. 80 1998 736-739

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., Superconductivity and normal-state properties of nonavalent fullerides
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B57 1998 13395-13398

著者名 論文標題
B. Gogia et al., Electronic States of Ba6C60 and Sr6C60 Fullerides
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B58 1998 1077-1079

著者名 論文標題
Y. Maniwa et al., 13C NMR and static magnetic susceptibility in C60 superconductors: Possible influence of Kondo impurity
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B58 1998 11603-11606

著者名 論文標題
N. Sato et al., Analysis of 13C-NMR spectra in C60 superconductors: Hyperfine coupling constants, electronic correlation effect, and magnetic penetration depth
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B58 1998 12433-12440

著者名 論文標題
Y. Kubozono et al., Raman study of Cs3C60 under ambient pressure
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Lett. 298 1998 335-340

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., Superconductivity of fullerides with tunable crystal structure and band filling
雑誌名 発行年 ページ
Rev. High Pressure Sci. Technol. 7 1998 394-398

著者名 論文標題
M. Kosaka et al., Superconductivity of LixCsC60
雑誌名 発行年 ページ
Electrochemical Society Symposium Book      

著者名 論文標題
C. M. Brown et al., Structural and Electronic Properties of the Non-Cubic Superconducting Fullerdies A'4C60 (A'=Ba and Sr)
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. Lett. 83 1999 2258-2261

著者名 論文標題
C. M. Brown et al., Pressure dependence of superconductivity in the Na2Rb0.5Cs0.5C60 fulleride
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B59 1999 4439-4444

著者名 論文標題
M. Kosaka et al., Superconductivity in LixCsC60 fullerides
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B59 1999 R6628-R6630

著者名 論文標題
X. H. Chen et al., Raman scattering study of Ba-doped C60 with tlg states
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B60 1999 4351-4356

著者名 論文標題
X. H. Chen et al., Structure and properties of novel fulleride Sm6C60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B60 1999 6183-6186

著者名 論文標題
X. H. Chen et al., Anomalous Raman shift in the ternary fullerides with tlg states
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B60 1999 12462-12466

著者名 論文標題
S. Margadonna et al., Excess Lithium Intercalation in the Fulleride Superconductor Li3CsC60
雑誌名 発行年 ページ
J. Am. Chem. Soc. 121 1999 6318-6319

著者名 論文標題
S. Margadonna et al., Pressure and temperature evolution of the structure of the superconducting Na2CsC60 fulleride
雑誌名 発行年 ページ
J. Solid State Chem 145 1999 471-476

著者名 論文標題
X. H. Chen et al., Temperature dependence of Raman scattering in K3Ba3C60
雑誌名 発行年 ページ
J. Phys. Condens. Matt 11 1999 8329-8340

著者名 論文標題
H. Tou et al., 13C-NMR Studies of tlg-Derived Fullerene Superconductors
雑誌名 発行年 ページ
Synth. Metals 102 1999 1563-1564

著者名 論文標題
T. Takenobu et al., Anomalous High Pressure Effect in Superconducting Fullerides
雑誌名 発行年 ページ
Synth. Metals 103 1999 2445-2446

著者名 論文標題
Y. Maniwa et al., NMR studies of ammoniated NaA2C60 superconductors
雑誌名 発行年 ページ
Synth. Metals 103 1999 2458-2461

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., Band Filling and Width Control in Fullerides
雑誌名 発行年 ページ
Synth. Metals 103 1999 2462-2465

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., Current Issues of Intercalation and Superconductivity in Solid State Fullerenes
雑誌名 発行年 ページ
Fullerene Science and Technology 7 1999 587-598

著者名 論文標題
S. Margadonna et al., Temperature and Pressure Dependence of Orientational Disorder and Bonding in Li2CsC60
雑誌名 発行年 ページ
Int. J. Inorg. Mater. 1 1999 157-163

著者名 論文標題
Y. Kubozono et al., Structure and Physical properties of Cs3C60 under Ambient and High Pressures
雑誌名 発行年 ページ
Proceedings of XIIIth International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials   1999 69-72

著者名 論文標題
S. Fujiki et al., Structure and Raman scattering of Cs3C60 under high pressure
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B62 2000 5366-5369

著者名 論文標題
K. Prassides et al., Powder diffraction and inelastic neutron scattering studies of the Na2RbC60 fulleride
雑誌名 発行年 ページ
J. Mater. Chem 10 2000 1443-1449

著者名 論文標題
Z. Sun et al., Structure and Raman behavior of Sm2.75C60
雑誌名 発行年 ページ
J. Phys. : Condens. Matter 12 2000 8919-8926

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., Electronic Properties of Ba-Intercalated Fullerides
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 340 2000 583-586

著者名 論文標題
T. Takenobu et al., Anomalous High Pressure Properties in Fullerene Superconductors
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 340 2000 599-604

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., Metal-insulator transition in ammoniated K3C60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B53 1996 R8836-R8839

著者名 論文標題
Y. Maniwa et al., NMR Studies of Fullerene solids and their compounds
雑誌名 発行年 ページ
Electrochemical Society Proceedings 97-14 1997 1191-1199

著者名 論文標題
C. M. Brown et al., Magnetism and Dynamics of Ammoniated K3C60
雑誌名 発行年 ページ
Electrochemical Society Proceedings 97-14 1997 1224-1231

著者名 論文標題
S. Margadonna et al., Rotational dynamics of C60 in (ND3)K3C60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B59 1999 943-947

著者名 論文標題
K. Ishii et al., Structural phase transition in ammoniated alkali C60 compound(NH3)K3C660
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B59 1999 3956-3960

著者名 論文標題
Y. Kubozono et al., Metal-insulator transition at 50 K in Na2C60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B59 1999 15062-15069

著者名 論文標題
K. Prassides et al., Magnetic Ordering in the Ammoniated Fulleride (ND3)K3C60
雑誌名 発行年 ページ
J. Am. Chem. Soc. 121 1999 11227-11228

著者名 論文標題
S. Margadonna et al., Rotational Tunneling of Ammonia in (NH3)K3C60
雑誌名 発行年 ページ
J. Chem. Phys 111 1999 10969-10973

著者名 論文標題
H. Tou et al., Mott transition and antiferromagnetic ordering in intercalated -C60 superconductor
雑誌名 発行年 ページ
Physica B259-261 1999 868-869

著者名 論文標題
H. Tou et al., Antiferromagnetic ordering in (NH3)K3C60 13C-NMR studies
雑誌名 発行年 ページ
Synth. Metals 103 1999 2447

著者名 論文標題
K. Ishii et al., Orientational ordering of alkali ammonia clusters in ammoniated alkali fullerides, (NH3)K3C60 and (ND3)K3C60
雑誌名 発行年 ページ
Proceedings of XIIIth International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials,   1999 60-63

著者名 論文標題
T. Takenobu et al., Antiferromagnetism and phase diagram in ammoniated alkali fulleride salts
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. 85 Lett 85 2000 381-384

著者名 論文標題
F. Simon et al., Magnetic resonance in the antiferromagnetic and normal states of NH3K3C60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B61 2000 R3826-R3829

著者名 論文標題
H. Tou et al., NMR evidence for Mott-Hubbard localization in (NH3)K3C60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B62 2000 R775-R778

著者名 論文標題
H. Tou et al., Mott transition with antiferromagnetic ordering in ammoniated alkali C60 superconductors: NMR studies
雑誌名 発行年 ページ
Physica B281&282 2000 1018-1020

著者名 論文標題
H. Ootoshi et al., Crystal Structure of Europium C60 Compounds
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 340 2000 571-576

著者名 論文標題
K. Ishii et al., Crystal Structure and Magnetic properties of EuxSr6-xC60
雑誌名 発行年 ページ
Proceedings of XIVth International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials   in press  

著者名 論文標題
H. Nakao et al., Structure and Phase Transition of Fullerene C76 Crystal Studied by X-ray Scattering
雑誌名 発行年 ページ
J. Phys. Soc. Jpn 67 1998 4117-4123

著者名 論文標題
C. J. Nuttall et al., Structural and magnetic studies of the endohedral metallofullerene La@C82
雑誌名 発行年 ページ
Proceedings of XIIIth International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials   1999 115-119

著者名 論文標題
T. Watanuki et al., Structural Phase Transitions of Metallofullerene La@C82 Studied by Single Crystal X-ray Diffractions
雑誌名 発行年 ページ
Proceedings of XIIIth International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials   1999 124-127

著者名 論文標題
K Izumi et al., Investigation of epitaxial arrangement and electronic structure of a La@C82 film grown on an MoS2 surface
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B62 2000 8281-8285

著者名 論文標題
C. J. Nuttall et al., Low-temperature bistability in the magnetic properties of solvent-including lanthanide metallofullerene crystal
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B62 2000 8592-8595

著者名 論文標題
X. H. Chen et al., Synthesis, structure, and transport properties of novel fulleride A3C70 (A-Ba and Sm)
雑誌名 発行年 ページ
J. Am. Chem. Soc 122 2000 5729-5732

著者名 論文標題
T. Takenobu et al., Synthesis and Structure of BaxC70
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 340 2000 617-622

著者名 論文標題
C. J. Nuttall et al., Structural and Magnetic Characterisation of Ce@C82
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 340 2000 635-638

著者名 論文標題
T. Watanuki et al., Structural Phase Transitions of Metallofullerene La@C82 Studied by Single Crystal X-ray Diffractions
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst 340 2000 639-642

著者名 論文標題
C. J. Nuttall et al., Magnetic properties of metal endohedral fullerene crystals La@C82(Cs2)1.5
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 343 2000 235-240

著者名 論文標題
K. Kmaras et al., Infrared spectra of one-and two-dimensional fullerene polymer structures: RbC60 and rhombohedral C60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B55&B57 1997,1998 10999-11002,5543E

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., Structural and spectroscopic properties of pressure-induced C70 polymers
雑誌名 発行年 ページ
Appl. Phys. A64 1997 251-256

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., High yield selective synthesis of C60 dimers
雑誌名 発行年 ページ
Chem. Comm.   1998 1411-1412

著者名 論文標題
T. Ozaki et al., Elementary processes in pressure-induced polymerization of C60
雑誌名 発行年 ページ
Chem. Phys. Lett. 285 1998 289-293

著者名 論文標題
J. S. Ahn et al., Photoluminescence of confined exitons in nanoscale C60 clusters
雑誌名 発行年 ページ
J. Lumin. 76&77 1998 201-205

著者名 論文標題
D. Arcon et al., Electron spin resonance study of the polymeric phase of Na2RbC60
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B60 1999 3856-3861

著者名 論文標題
S. Margadonna et al., High pressure polymerization of the Li-intercalated fulleride Li3CsC60
雑誌名 発行年 ページ
Chem. Mater. 11 1999 2960-2965

著者名 論文標題
J. Arvanitidis et al., High Pressure Effects on the Raman Spectrum of CsC60 Polymer
雑誌名 発行年 ページ
Physica B265 1999 234-238

著者名 論文標題
A. Lappas et al., Neutron diffraction study of the polymeric structure of Na2RbC2
雑誌名 発行年 ページ
J. Phys. Condens. Matter 11 1999 371-381

著者名 論文標題
K. Mizoguchi et al., ESR and heat capacity studies of phase transition in Rb1C60
雑誌名 発行年 ページ
Synth. Metals 103 1999 2395-2398

著者名 論文標題
V. C. Long et al., Far-infrared vibrational properties of high-pressure high-temperature C60 polymers and the C60 dimer
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B61 2000 13191-13201

著者名 論文標題
H. Sakamoto et al., Electronic states in Rb1C60 studied by EPR under pressure: 3D Mott-Hubbard system
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B62 2000 R7691-7694

著者名 論文標題
V. C. Long et al., Far-infrared investigation of C60 dimer and High pressure-high temperature polymers
雑誌名 発行年 ページ
Ferroelectrics   in press  

著者名 論文標題
Y. Iwasa et al., Formation mechanism of polymeric fullerenes
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst.   in press  

著者名 論文標題
A. Fujiwara et al., Electronic transport and magnetic properties of carbon nanotubes
雑誌名 発行年 ページ
Proceedings of Xith International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials   1997 439-442

著者名 論文標題
A. Fujiwara et al., Magnetic-field alignment and magnetic properties of carbon nanotubes
雑誌名 発行年 ページ
Proceedings of the 4th International Union of MRS International Conference in Asia   1997 73-76

著者名 論文標題
A. Fujiwara et al., Quantum interference of electrons in multi-wall carbon nanotubes
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B60 1999 13492-13496

著者名 論文標題
H. Suematsu et al., Magnetic quantum effects in carbon nanotubes
雑誌名 発行年 ページ
Proceedings of 4th International Symposium on Advanced Physical Fields   1999 87-89

著者名 論文標題
A. Fujiwara et al., Electron Interference Effect in Multi-wall Carbon Nanotubes
雑誌名 発行年 ページ
Proceedings of XIIIth International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials   1999 403-406

著者名 論文標題
A. Fujiwara et al., Magnetotransport of carbon nanotubes: Magnetic field induced metal-insulator transition
雑誌名 発行年 ページ
Physica B   in press  

著者名 論文標題
Y. Maniwa et al., Anomaly of X-ray Diffraction Profile in Single-Walled Carbon Nanotubes
雑誌名 発行年 ページ
Jpn. J. Appl. Phys. 38 1999 L668-L670

著者名 論文標題
Y. Maniwa et al., Gas Storage in Single-Walled Carbon Nanotubes
雑誌名 発行年 ページ
: Mol. Cryst. Liq. Cryst. 340 2000 671-676

著者名 論文標題
T. Ozaki et al., Stiffness of single walled carbon nanotubes under large strain
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. Lett. 84 2000 1712-1715

著者名 論文標題
R. F. Herrmann et al., Superconductivity in Silicon based Barium-inclusion Clathrates
雑誌名 発行年 ページ
Chem. Phys. Lett. 283 1998 29-32

著者名 論文標題
H. Okui et al., Structural, Lattice-Dynamical and Magnetic Properties of Alkali-Metal Intercalated Vermiculite
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 311 2000 339-344

著者名 論文標題
R. F. W. Herrmann et al., Electronic structure of Si and Ge gold-doped clathrates
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. B60 1999 13245-13248

著者名 論文標題
T. Kawaguchi et al., Silicon Clathrate with an f-Electron System
雑誌名 発行年 ページ
Phys. Rev. Lett. 85 2000 3189-3192

著者名 論文標題
C. J. Nuttall et al., Pressure dependence of magnetization of M[N(CN)2]: Mechanism for the long range magnetic ordering
雑誌名 発行年 ページ
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 343 2000 227-234

著者名 論文標題
A. Fujiwara et al., Synchrotron radiation x-ray powder diffractometer using a cylindrical imaging plate
雑誌名 発行年 ページ
J. Appl. Crystallogr. 33 2000 1241-1245

著者名 論文標題
K. Ishii et. Al., Colosal magnetoresistance in the ferromagnetic rare earth fulleride Eu6C60
雑誌名 発行年 ページ
submitted to Phys. Rev. Lett.      

著者名 論文標題
A. Fujiwara et al., Gas adsorption in the inside and outside of single-walled Carbon nanotubes
雑誌名 発行年 ページ
submitted to Chem. Phys. Lett.      

[図書]
著者名 出版者
K. Tanigaki ■aper, Electrochemical Society Symposium Book
書名 発行年 総ページ数
Recent advances and Topics of solid state Physics and Chemistry of Fullerenes 1997 222

著者名 出版者
Y. Iwasa In Handbook of Supercondocting Materials
書名 発行年 総ページ数
Fullerene Superconductors in press  


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