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Influence of high temperature treatments on fullerene soot and formation of multi-shell carbon nanoparticles filled with LaC$$_{2}$$

フラーレン煤熱処理の影響とLaC$$_{2}$$を内包した多重シェル状カーボンナノ粒子の生成

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粒子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粒子の内部にLaC$$_{2}$$結晶が詰まった金属内包カーボンナノ粒子は、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。一方、「フラーレン煤」と呼ばれる装置内壁に付着する煤にはLa@C$$_{82}$$に代表される金属内包フラーレンが存在するが、金属内包カーボンナノ粒子は存在しないことが知られている。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、生成した煤を真空又は希ガス雰囲気下1000$$sim$$2200$$^{circ}$$Cで熱処理すると、その中からランタンカーバイド内包多重状カーボンナノ粒子が生成することを発見したので報告する。

There has been great interest in the incorporation of foreign materials into fullerenes, nanotubes, and fullerene-like multi-shell cage structures such as polyhedral nanocapsules. Polyhedral nanocapsules containing La element were not found in the fullerene soot, which were discovered in carbonaceous cathode deposits in 1993 formed by arc-discharge evaporation and following deposition of La with carbon on the cathode surface. In this study, multi-shell single-digit nanoparticles filled with La have been found in La fullerene arc soot synthesized at 35 Torr He. Furthermore, the soot materials have been treated at temperatures between 1000 and 2200$$^{circ}$$C in vacuum. The single-digit nanoparticles have been transformed into larger multi-shell nanocapsules filled with LaC$$_{2}$$.

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