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アーク放電法によるランタン内包カーボンオニオン構造の生成

Encapsulation of La in spherical graphitic shells by Arc discharge

山本 和典; 若原 孝次*; 赤阪 健*

Yamamoto, Kazunori; Wakahara, Takatsugu*; Akasaka, Takeshi*

多角形のカーボンナノカプセルや球状のカーボンナノオニオンのようなフラーレン状多重炭素ケージの内部に異物質を導入する試みは、フラーレン発見当初から続けられている。このうち多層多角形カーボンナノカプセルの内部にLaC$$_{2}$$結晶が詰まった物質は、不活性ガス雰囲気中でLaとカーボンを一緒にアーク放電蒸発し、これが凝縮してできた陰極堆積物の中から、1993年に初めて発見された。透過電子顕微鏡で観察すると、一般に多層多角形のカーボンナノカプセルは中心部にその外辺によって形状が決まる空洞を持っていることがわかる。一方、金属を内包した多層カーボンナノオニオンは、グラファイト状炭素とナノサイズの金属結晶の混合物に電子線等を照射することによって生成することが、1998年にBanhartらによって報告されているのみである。本研究では35 Torr He雰囲気下で典型的アーク放電実験を行い、生成した煤の中にランタン内包カーボンオニオン構造を初めて発見したので報告する。

There has been great interest in the incorporation of foreign materials into fullerene-like multi-shell carbon cage structures such as polyhedral nanocapsules and spherical onions. Polyhedral nanocapsules filled with LaC$$_{2}$$ crystals were discovered in carbonaceous cathode deposits formed by arc-discharge evaporation and following deposition of La with carbon under an inert gas atmosphere. The transmission electron microscopy (TEM) characterization of the deposits shows that polyhedral graphitic particles generally show a hollow in the center whose shape is given by the outer faceting of the particle. On the other hand, spherical multi-shell onions filled with metals were formed by irradiation of a composite of graphitic carbon and nano-sized metal crystals at higher temperature alone. In this study spherical multi-shell onions filled with La have been found in the conventional fullerene arc soot of La synthesized at 35 Torr He.

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