窒素内包フラーレン形成に対するラジカルの効果

 

近年,炭素の新しい同素体C60(フラーレン)が発見された.C60は60個の炭素がサッカーボール状に結合した物質であり,その中に特定の分子や原子を内包すると新しい性質を持つ物質が出来る.中でも窒素原子を内包したN@C60(窒素内包フラーレン)は優れたスピン特性,スピン寿命を持つため量子コンピュータなどへの応用が期待されている.しかしながら,その初期合成純度は0.01 %と少なく実用化には至っていない.

ここで,N@C60を生成するためには原子状窒素が必要である.安定な窒素分子を解離・電離することにより窒素原子イオンおよび窒素ラジカルを生成させるが,高エネルギー電子の複数回の衝突が必要であると考えられている.

本研究では,効率的に原子状窒素を生成するために直流マグネトロン放電型のプラズマ源を用いてN@C60合成実験を試みている.グリッドバイアスによりイオン照射量を制御し,イオン照射を無くした場合でも照射した時とほぼ同量のN@C60が合成された(図2(a)(b)).このことから,窒素原子イオンではなく窒素ラジカルもN@C60合成に関与している事が判明した.そこで,窒素イオンではなくラジカルに着目しN@C60合成に関する効果を調べている.

1: 実験装置の概略図.

 

2: ESRスペクトル(a)イオン照射なし()イオン照射あり.