フラーレン

研究概要:フラーレン・ナノチューブに続く新しい炭素同素体である直鎖状炭素化合物カルビンの電子状態を光電子分光法及び分子軌道計算により検討した。カルビンには炭素鎖の結合状態によりクムレン型(すべての炭素原子が2重結合で結合)とポリイン型(炭素原子が単結合と3重結合により交互に結合)の2種からなる。本研究では炭素原子数が3から6までのクムレン型化合物と4個の炭素原子がポリイン鎖を形成する化合物についての研究を行った。研究の結果、クムレン型・ポリイン型に関わらず、各化合物の最高被占準位軌道(HOMO)はカルビン鎖上にあり、カルビン構造安定化のためにカルビン鎖末端に導入した置換基には依らないことを見いだした。また、HOMOの結合エネルギーはカルビン鎖を構成する原子数が増加するにつれて低下する傾向にあることを見いだした。また、結合交代のあるポリイン型化合物の方が結合交代のないクムレン型化合物に比べて、HOMOのエネルギー準位や生成エネルギーが小さいことが明らかになった。クムレン型化合物では、直鎖を構成する炭素原子数の偶奇質によりHOMOエネルギー準位の振動が観測された。この原因として、クムレン鎖末端炭素原子の結合手の方向が偶数原子では同一平面にあるに対し奇数では直交しており、分子の直鎖部分の対称性が両者間で異なっていることが関係していると思われる。また、フラーレンを内包したカーボンナノチューブの光電子スペクトルの測定も行ったが、これは実験の再現性が非常に悪く、現在追試を行っている段階にある。