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論文

Electronic structure of Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$; Photoelectron spectroscopy of the Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$[PF$$_{6}$$$$^{-}$$] salt and STM of the single Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$ molecules on Cu(111)

山田 洋一*; Kuklin, A. V.*; 佐藤 翔*; 江坂 文孝; 角 直也*; Zhang, C.*; 佐々木 正洋*; Kwon, E.*; 笠間 泰彦*; Avramov, P. V.*; et al.

Carbon, 133, p.23 - 30, 2018/07

 被引用回数:8 パーセンタイル:47.45(Chemistry, Physical)

本研究では、超高真空中で高純度Li$$^{+}$$@C$$_{60}$$[PF$$_{6}$$$$^{-}$$]塩の蒸発によってLi$$^{+}$$イオン内包フラーレンを調製し、走査型トンネル顕微鏡(STM)により明瞭に観察することに成功した。また、STM観察に先立って、光電子分光およびX線吸収分光などにより測定したところ、Liは正、PF$$_{6}$$は負のチャージを帯びており、C$$_{60}$$は中性であることが明らかとなった。

論文

Contact-induced spin polarization in BNNT(CNT)/TM (TM=Co, Ni)nanocomposites

Kuzubov, A. A.*; Kovaleva, E. A.*; Avramov, P. V.*; Kuklin, A. V.*; Mikhaleva, N. S.*; Tomilin, F. N.*; 境 誠司; 圓谷 志郎; 松本 吉弘*; 楢本 洋*

Journal of Applied Physics, 116(8), p.084309_1 - 084309_4, 2014/08

 被引用回数:8 パーセンタイル:40.13(Physics, Applied)

The interaction between carbon and BN nanotubes (NT) and transition metal Co and Ni supports was studied using electronic structure calculations. Several configurations of interfaces were considered, and the most stable ones were used for electronic structure analysis. All NT/Co interfaces were found to be more energetically favorable than NT/Ni, and conductive carbon nanotubes demonstrates lightly stronger bonding than semiconducting ones. The presence of contact-induced spin polarization was established for all nanocomposites. It was found that the contact-induced polarization of BNNT leads to the appearance of local conductivity in the vicinity of the interface while the rest of the nanotube lattice remains to be insulating.

論文

Atomic structure and physical properties of fused porphyrin nanoclusters

Avramov, P. V.*; Kuzubov, A. A.*; 境 誠司; 大伴 真名歩*; 圓谷 志郎; 松本 吉弘*; Eleseeva, N. S.*; Pomogaev, V. A.*; 楢本 洋*

Journal of Porphyrins and Phthalocyanines, 18(7), p.552 - 568, 2014/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:6.25(Chemistry, Multidisciplinary)

A wide variety of planar and curved fused porphyrin/metalloporphyrin nanoclusters have been studied at the LC-GGA DFT level. It was found that curved and hollow-caged 0D and 1D nanoclusters are metastable and bear unique atomic and electronic structure and mechanical properties. Under different types of mechanical loads the nanoclusters display ultrastrong and superelastic properties. The curvature of the hollow cage nanoclusters leads to the redistribution of the metal d states near the Fermi level. The extremely high spin states allow one to use Fe-porphyrin nanoclusters as molecular supermagnets and logic quantum gates for holonomic quantum computations.

論文

Thermo-dynamical contours of electronic-vibrational spectra simulated using the statistical quantum-mechanical methods

Pomogaev, V.*; Pomogaeva, A.*; Avramov, P.; Jalkanen, K. J.*; Kachin, S.*

Theoretical Chemistry Accounts, 130(4-6), p.609 - 632, 2011/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:21.38(Chemistry, Physical)

Three polycyclic organic molecules in various solvents under thermo-dynamical influence were theoretically investigated using the recently developed statistical quantum mechanical/classical molecular dynamics (SQMMD) method for simulating electronic-vibrational spectra. The absorption bands of estradiol, benzene, and cyanoanthracene have been simulated, and most notably, the increase in the spectral intensity for the lowest excited state transition as the temperature is increased observed experimentally is well reproduced. In addition, this method has been extended to also treat luminescent processes, and it is seen that the experimental emission spectrum of cyanoanthracene is also well described. The method still needs further refinement, but results to date, including those presented in this work, document clearly that our model is one which is able to treat the many complex effects that the environment have on electronic absorption and emission spectra.

論文

Comparative study of structures and electrical properties in cobalt-fullerene mixtures by systematic change of cobalt content

境 誠司; 楢本 洋*; Avramov, P.; 矢板 毅; Lavrentiev, V.; 鳴海 一雅; 馬場 祐治; 前田 佳均

Thin Solid Films, 515(20-21), p.7758 - 7764, 2007/07

 被引用回数:22 パーセンタイル:68.12(Materials Science, Multidisciplinary)

Co-C$$_{60}$$混合薄膜について、Co濃度に依存した構造形成と電気的特性の変化について広い濃度範囲に渡る系統的評価を行った。ラマン分光測定により、Co-C$$_{60}$$化合物の生成と飽和組成(Co$$_{5}$$C$$_{60}$$)が明らかになった。化合物内の結合性が共有結合性のCo-C結合によることが、ラマンピークの組成に依存したシフトやC$$_{60}$$分子の対称性低下の示唆から明らかになった。Co濃度が希薄な混合薄膜は浅いギャップ間準位からのキャリアの熱励起により説明される伝導性を示した。Co濃度がより高い混合薄膜は、Co濃度に依存してCoクラスター/ナノ粒子に起因するホッピング伝導や金属伝導を示すことがわかった。

論文

Magnetic and magnetotransport properties in nanogranular Co/C$$_{60}$$-Co film with high magnetoresistance

境 誠司; 薬師寺 啓*; 三谷 誠司*; 菅井 勇; 高梨 弘毅*; 楢本 洋*; Avramov, P.; Lavrentiev, V.*; 鳴海 一雅; 前田 佳均

Materials Transactions, 48(4), p.754 - 758, 2007/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:51.29(Materials Science, Multidisciplinary)

10-80%のトンネル磁気抵抗効果を示す交互蒸着法によるC$$_{60}$$-Co薄膜の磁気的性質を調べた。磁化特性の磁場及び温度への依存性について、Coナノ粒子に起因するブロッキング温度が約40Kの超常磁性が明らかになった。磁化応答は粒径分布を考慮したランジュバン関数で表され、それによりCoナノ粒子の平均粒径は3.1nm,粒径分布1nmと見積もられた。磁気的性質の測定結果に基づいて、C$$_{60}$$-Co薄膜の構造と磁気伝導現象の詳細を議論した。

論文

Quantum chemical study of atomic structure evolution of Co$$_{x}$$/C$$_{60}$$ (x $$leq$$ 2.8) composites

Avramov, P.; 楢本 洋*; 境 誠司; 鳴海 一雅; Lavrentiev, V.*; 前田 佳均

Journal of Physical Chemistry A, 111(12), p.2299 - 2306, 2007/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:44.97(Chemistry, Physical)

CoとC$$_{60}$$からなる新奇化合物Co$$_{x}$$/C$$_{60}$$(x $$leq$$ 2.8)の局所的な原子配置を、Co$$_{n}$$(C$$_{60}$$)$$_{m}$$(n=1, 2, m=2, 3)について、B3LYP/6-31G$$^{*}$$法を用いた第一原理計算によって研究した。n=1の異性体については、スピン状態S=1/2の場合がエネルギー的に安定で、それに対して、n=2の異性体はスピン状態S=1のときにより安定だった。また、n=1, 2のいずれの場合も$$eta$$$$^{2}$$型(C$$_{60}$$の6員環間に2座で配位)のCoの配位がエネルギー的に安定だった。$$eta$$$$^{2'}$$型の配位(6員環-5員環間に2座で配位)、さらに$$eta$$$$^{5}$$型の配位(5員環に5座で配位)は、Co原子がC$$_{60}$$ケージ上をマイグレートする際に中間体になりえ、さらに、Co$$_{x}$$/C$$_{60}$$は、最終的にCoダイマーの形成によって平衡状態の原子配置に近づくことを明らかにした。

論文

Tunnel magnetoresistance in Co nanoparticle/Co-C$$_{60}$$ compound hybrid system

境 誠司; 薬師寺 啓*; 三谷 誠司*; 高梨 弘毅*; 楢本 洋; Avramov, P.; 鳴海 一雅; Lavrentiev, V.; 前田 佳均

Applied Physics Letters, 89(11), p.113118_1 - 113118_3, 2006/09

 被引用回数:58 パーセンタイル:86.98(Physics, Applied)

本論文では、Co-C$$_{60}$$ハイブリッド薄膜におけるスピン依存伝導について初めての結果を報告する。Co-C$$_{60}$$ハイブリッド薄膜は超高真空中でCoとC$$_{60}$$を交互に蒸着して作成したもので、Co-C$$_{60}$$化合物の母相中にCoナノ粒子が分散した状態であることが同定された。Co-C$$_{60}$$ハイブリッド薄膜は、印加バイアスに強く依存する特有なトンネル磁気抵抗効果を示し、磁気抵抗は低バイアス下で数10%であったが、高バイアス下では最大で80%に達することを見いだした。この磁気抵抗の大きさは、ナノグラニュラー薄膜の磁気抵抗効果として異常に大きな値である。磁気抵抗のバイアス依存性から、観測されたトンネル磁気抵抗効果はCo-C$$_{60}$$化合物の電子構造との関連が推察される。

論文

Planar doping of crystalline fullerene with cobalt

Lavrentiev, V.*; 楢本 洋*; 鳴海 一雅; 境 誠司; Avramov, P.

Chemical Physics Letters, 423(4-6), p.366 - 370, 2006/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:37.43(Chemistry, Physical)

100keV Co$$^{+}$$を注入したC$$_{60}$$薄膜をラザフォード後方散乱法(RBS)とラマン分光法で評価した。その結果、注入したCoが、熱処理(300$$^{circ}$$C)によって、表面の非晶質炭素層からその下のイオン注入による損傷を受けていない結晶性フラーレン層へ移動することが明らかになった。本論文では、炭素の深さ方向での密度勾配がこの効果の推進力となる可能性を議論する。また、熱処理後、注入層中のコバルト量の減少がRBSによって観測されたが、このことは、RBSのプローブイオンである2MeV He$$^{+}$$によってC$$_{60}$$がイオン化したことを示唆していると考えられる。

口頭

Quantum chemical study of atomic structure evolution of the Co$$_{x}$$/C$$_{60}$$(x$$leq$$2) composites

Avramov, P.; 楢本 洋; 境 誠司; 鳴海 一雅; Lavrentiev, V.

no journal, , 

密度汎関数法(B3LYP/6-31G$$^{*}$$)を用いて、Co$$_{x}$$/C$$_{60}$$(x$$leq$$2)混合物の分子構造と電子構造を計算した。x=1の場合、$$eta$$$$^{2}$$型の配位構造が最も低いエネルギーをとることがわかった。また、$$eta$$$$^{2'}$$型、あるいは$$eta$$$$^{2}$$/$$eta$$$$^{5}$$, $$eta$$$$^{2'}$$/$$eta$$$$^{5}$$, $$eta$$$$^{2'}$$/$$eta$$$$^{2}$$のような混合型の異性体は、$$eta$$$$^{2}$$型と$$eta$$$$^{5}$$型の間のエネルギー($$sim$$30kcal/mol)をとることがわかった。計算結果は、質量分析と化学プローブ法で得られている構造に関する間接的・定性的な結果を再現した。さらに、計算で得られたCo-C間の結合距離(2.06${AA}$)は、X線吸収分光法から得られた値(2.01${AA}$)と良い一致をみた。また、x=2の場合には、C$$_{60}$$分子間にC-C結合ができる場合でも、Coの二量体を形成する方がエネルギー的に有利になることがわかった。次に、Co$$_{x}$$/C$$_{60}$$の分子構造の進展を研究するために、Co$$_{2}$$(C$$_{60}$$)$$_{3}$$の異性体のうち、C$$_{60}$$-Co-C$$_{60}$$-Co-C$$_{60}$$の構造をとるあらゆる直鎖状,曲鎖状異性体の構造を求めた。その結果、Co(C$$_{60}$$)$$_{2}$$の場合と同様に、$$eta$$$$^{2}$$:$$eta$$$$^{2}$$/$$eta$$$$^{2}$$:$$eta$$$$^{2}$$, $$eta$$$$^{2}$$:$$eta$$$$^{2}$$/$$eta$$$$^{2}$$:$$eta$$$$^{2'}$$型の配位がエネルギー的に有利であり、それに対して、$$eta$$$$^{5}$$:$$eta$$$$^{5}$$/$$eta$$$$^{5}$$:$$eta$$$$^{2'}$$及び$$eta$$$$^{5}$$:$$eta$$$$^{5}$$/$$eta$$$$^{5}$$:$$eta$$$$^{5}$$型の配位をとる異性体はより高いエネルギーをとることがわかった。また、Co原子同士が接近した構造になるほど相対的にエネルギーが低くなり、C$$_{60}$$ケージ上でのCo原子の移動によって最終的にCoの二量体が形成されるとエネルギーが十分低くなることを明らかにした。

口頭

Radiation effect of low energy C$$_{60}$$ ions on crystalline C$$_{60}$$ and Si targets

鳴海 一雅; 楢本 洋; Lavrentiev, V.*; 境 誠司; Avramov, P.; 前田 佳均

no journal, , 

結晶性標的(Si, Co, C$$_{60}$$)に対する10-400keV C$$_{60}$$イオンの照射効果を調べた結果、高いスパッタリング効果と高密度エネルギー付与による局所的な再結晶化が主な特徴であることがわかった。10-20keVのC$$_{60}$$イオンをSiに照射した場合、表面から数nmの非常に浅い領域のみが照射による影響を受け、Siのナノ結晶と非晶質層が混在していることが、チャネリングを併用したラザフォード後方散乱法と紫外光を用いたラマン分光法による分析から明らかになった。一方、Co薄膜に対するスパッタリング収率は、300-400keVのC$$_{60}$$を照射した場合、等速のAr, Neイオンのスパッタリング収率に匹敵することがわかり、このことはC$$_{60}$$イオンのスパッタリング収率が単体の炭素イオンの値を足し合わせたものではないことを示す。また、50keVのC$$_{60}$$イオンをC$$_{60}$$薄膜に照射した場合は、照射量の増大とともに、表面近傍でのC$$_{60}$$の多量体化が進み、また、スパッタリング収率が指数関数的に減少した。これはC$$_{60}$$の多量体化によって、スパッタリングに対する耐性が上がったからだと考えられる。

口頭

Co$$_{x}$$/C$$_{60}$$化合物(x$$leq$$2.8)の局所的な原子・電子構造の密度汎関数法による計算

Avramov, P.; 楢本 洋*; 境 誠司; 鳴海 一雅; Lavrentiev, V.*; 前田 佳均

no journal, , 

CoとC$$_{60}$$からなる新奇化合物Co$$_{x}$$/C$$_{60}$$(x$$leq$$2.8)の局所的な原子配置を、Co$$_{n}$$(C$$_{60}$$)$$_{m}$$(n=1,2,m=2,3)について、B3LYP/6-31G$$^{*}$$法を用いた第一原理計算によって研究した。n=1の異性体については、スピン状態S=1/2の場合がエネルギー的に安定で、それに対して、n=2の異性体はスピン状態S=1のときにより安定だった。また、n=1,2のいずれの場合も$$eta$$$$^{2}$$型(C$$_{60}$$の6員環間に2座で配位)のCoの配位がエネルギー的に安定だった。$$eta$$$$^{2'}$$型の配位(6員環-5員環間に2座で配位)、さらに$$eta$$$$^{5}$$型の配位(5員環に5座で配位)は、Co原子がC$$_{60}$$ケージ上をマイグレートする際に中間体になりえ、さらに、Co$$_{x}$$/C$$_{60}$$は、最終的にCoダイマーの形成によって平衡状態の原子配置に近づくことを明らかにした。

口頭

Radiation effect of low energy C$$_{60}$$ ions on crystalline C$$_{60}$$ and Si targets

鳴海 一雅; 楢本 洋*; Lavrentiev, V.*; 境 誠司; Avramov, P.; 前田 佳均

no journal, , 

結晶性標的(Si, Co, C$$_{60}$$)に対する10-400keV C$$_{60}$$イオンの照射効果を調べた。10-20keVのC$$_{60}$$イオンをSiに照射した場合、表面から数nmの非常に浅い領域のみが照射による影響を受け、Siのナノ結晶と非晶質層が混在していることがチャネリングを併用したラザフォード後方散乱法と紫外光を用いたラマン分光法による分析から明らかになった。一方、Co薄膜に対するスパッタリング収量は、300-400keVのC$$_{60}$$を照射した場合、等速のAr, Neイオンのスパッタリング収量に匹敵することがわかり、このことはクラスターイオンのスパッタリング収量が単純に単原子イオンの値を足し合わせたものではないことを示す。また、50keVのC$$_{60}$$イオンをC$$_{60}$$薄膜に照射した場合は、照射量の増大とともに、表面近傍でのC$$_{60}$$の多量体化が進み、また、スパッタリング収量が指数関数的に減少した。これはC$$_{60}$$の多量体化によって、スパッタリングに対する耐性が上がったからだと考えられる。低エネルギーC$$_{60}$$イオンの照射効果は、高いスパッタリング効果と高密度エネルギー付与に集約できると考えられる。

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