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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

Structure and electronic properties of Si/SiO$$_{2}$$ clusters, nanoparticles and nanowires

Avramov, P.; Kuzubov, A. A.*; Fedorov, A. A.*; Tomilin, F. N.*; Sorokin, P. B.*

no journal, , 

シリカのナノクラスターSi$$_{m}$$O$$_{n}$$はSi/SiO$$_{2}$$ナノ物質の前駆物質であり、その合成において重要な役割を果たす。本研究では、まず、Si$$_{m}$$O$$_{n}$$(m=2, 3, n=1-5)の生成と異性化について、その反応経路を6-31G(d)基底関数系を使った2次のMoller-Plesset摂動論(MP2)を用いて計算した。多くの異性化反応について遷移状態が存在することがわかったものの、分離された反応物からのクラスターの形成については、Si$$_{3}$$O$$_{3}$$とSi$$_{3}$$O$$_{4}$$についてのみ遷移状態が見いだされた。次に、密度汎関数法(B3LYP/6-31G$$^{*}$$)及び、周期的境界条件,擬ポテンシャル,平面波近似を用いた局所密度近似法を用いて、Si及びSi/SiO$$_{2}$$からなる量子ドット,ナノワイヤの電子構造を計算した。SiナノワイヤとSi量子ドットは、その多結晶性によりすべて金属的な電子状態を示すことがわかった。また、Siナノワイヤの表面に酸化によってSiO$$_{2}$$が存在するとSi/SiO$$_{2}$$ナノワイヤの構造はすべて安定になり、SiO$$_{2}$$の存在によってバンドギャップ($$sim$$1.4eV)を持つようになる。これらのSi/SiO$$_{2}$$ナノ物質の価電子帯の上端と伝導帯の底は、おもにSiのp軌道で形成される。

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