代表者 : 山田 洋一
筑波大学 数理物質系の山田洋一講師らは、国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構の境誠司上席研究員、東北大学の權垠相准教授、イデア・インターナショナル株式会社の笠間泰彦らと共同で、次世代材料として期待される内包フラーレンの電子状態を分子レベルで直接観察し、その詳細な解析に成功しました。
本研究では、リチウム内包フラーレンをフッ素やリンと結合した「塩」の形で真空中に昇華させることにより、金属表面上に内包フラーレンを直接吸着させて単原子層膜を形成し、走査トンネル顕微鏡を用いて個々の分子を直接観察することに初めて成功しました。さらに、測定された電子状態を理論計算結果と比較することで詳細な解析を行い、内包されたリチウムがほぼ一価の陽イオンの状態でフラーレン内に存在することを明らかにしました。また、リチウムがイオンとして内包されていることから、電子移動度など、デバイス特性を左右する指標の一つである電子受容性に優れていることや、印加する電圧により電荷を制御できることもわかりました。このようなリチウム内包フラーレンの詳細な電子状態の解明は、これを利用した高機能な有機エレクトロニクスデバイス実現の礎となるものです。
図 Li+@C60分子の電子状態（赤丸がリチウムイオン。数値は電荷を示す。）