Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

炭素で出来た球殻状クラスター、フラーレンをベースに新しい物性、機能性を探索するため、新物質の開発と物性評価を行い以下の成果を得た。
1. フラーレンポリマー
高圧合成法によってC60二量体の合成に成功した。これによって、高圧合成法が、二量体から1次元ポリマー、2次元ポリマーなどを選択的に合成できる優れた方法であることが明らかになった。合成されたこれらのボリマーは加熱によってモノマーC60に戻るが、この反応の熱分析を行った。それによって、すべての重合体はモノマーC60よりも安定であること、さらにこれらの重合体間のエネルギー差は0.01eV/atom程度しかないことを明らかにした。炭素のみから出来たフラーレン重合体が非常に狭いエネルギー範囲の中で多くの多型を有することは極めて特徴的で、sp2/sp3結合のフレキシビリティーの高さを顕著に表している。
2. C60多元複合化合物の研究
2-1: NH3K3C60における反強磁性序化
超伝導-絶縁体転移はフラーレンに限らないらない極めて普遍的かつ基本的な重要問題である。この問題はフラーレン系についても現れ、超伝導体K3C60にアンモニアをドープしただけで超伝導が失われる。このNH3K3C60の性質を系統的に研究し、NH3K3C60の低温相が反強磁性絶縁体であることを明らかにした。この結果は、フラーレン化合物において電子相関効果が重要な役割をしていることを初めて示す結果である。
2-2: 超伝導体(NH3)xNaA2C60(0.5<x<1,A=K,Rb)の高圧効果
昨年度合成されたアンモニアを含んだ上記の超伝導体が、異常な臨界温度と格子定数の関係を示すことから、本系がフラーレン超伝導のメカニズムを明らかにするための手がかりを与えると期待される。本年度は、この超伝導体の高圧効果を系統的に研究し、本系の超伝導が単純に分子間距離でスケールされないことを明らかにした。
2-3: 超伝導体K3Ba3C60、K2Ba4C60の発見
新しい分子価数での超伝導体の探索研究を行い、-9価の価数をもつ超伝導体K3Ba3C60、さらに続いて-10価の価数をもつ超伝導体K2Ba4C60を発見した。これらの結果から、高度にドープされたフラーレン化合物の超伝導には、分子価数にいして強い制限がないことが明らかになった。

【研究分担者】
三谷忠興 (三谷洋興)	北陸先端科学技術大学院大学	材料科学研究科	教授	(Kakenデータベース)