対称性適応軌道モデルに基づく分子クラスターの周期性

T. Tsukamoto, N. Haruta, T. Kambe, A. Kuzume, K. Yamamoto
Nature Commun. 2019, 10, 3727.

周期表は、常に多くの元素の発見に貢献してきた。原子よりも大規模な物質に対して、同様の原理は存在しないのであろうか？ジェリウムモデルに基づいて、多くの安定した物質（クラスターなど）が予測されており、通常これらの構造はほぼ球状であると仮定されている。ジェリウムモデルは、二十面体クラスターのような準球状クラスターを説明するのに効果的である。このモデルの範囲を広げるために、我々は対称性適応軌道モデルを提案し、低次の構造対称性による電子軌道のエネルギー準位の分裂を明示的に考慮する。この改良により、特定の周期性に従うさまざまな形状の安定したクラスターが豊富に存在する可能性が示唆される。多くの既存の物質も同じ規則に従っている。したがって、同じ対称性を持つすべての物質は、元素の周期表に類似した周期的な枠組みに統一され、不明の物質を見つけるための有用な指針として機能するであろう。

Periodicity of molecular clusters based on symmetry-adapted orbital model

The periodic table has always contributed to the discovery of a number of elements. Is there no such principle for larger-scale substances than atoms? Many stable substances such as clusters have been predicted based on the jellium model, which usually assumes that their structures are approximately spherical. The jellium model is effective to explain subglobular clusters such as icosahedral clusters. To broaden the scope of this model, we propose the symmetry-adapted orbital model, which explicitly takes into account the level splittings of the electronic orbitals due to lower structural symmetries. This refinement indicates the possibility of an abundance of stable clusters with various shapes that obey a certain periodicity. Many existing substances are also governed by the same rule. Consequently, all substances with the same symmetry can be unified into a periodic framework in analogy to the periodic table of elements, which will act as a useful compass to find missing substances.

六角形ホウ素ネットワークを持つ2D原子層の溶液相大量合成

T. Kambe, R. Hosono, S. Imaoka, A. Kuzume, K. Yamamoto
J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 12984-12988.

ボロフェンおよびその類似物は、独自の機械的および電子的特性を示す魅力的な2D材料である。本研究では、KBH4から完全に平面的な骨格を持つ原子ホウ素ネットワークのボトムアップ合成が達成された。このボロフェン類似物は、同一平面上に配置された酸素原子によって安定化され、層のアニオン状態とホールを提供する。層間のカリウムカチオンは、層の結晶性積層を可能にし、溶媒中に原子薄層として溶解させる。導電率測定により電子的特性が明らかにされた。層間の導電特性とは異なり、面内測定では金属のようなほぼゼロの活性化エネルギーが示唆された。

Solution Phase Mass Synthesis of 2D Atomic Layer with Hexagonal Boron Network

Borophene and the analogs are attractive 2D-materials showing unique mechanical and electronic properties. In this study, the bottom-up synthesis of an atomic boron network possessing a completely planar skeleton was achieved from KBH4. The borophene-analog was stabilized by oxygen atoms positioned on the same plane, providing holes and the anionic state of the layer. Potassium cations between the layers enabled crystalline stacking of the layers, as well as dissolution in solvents as atomically thin layers. The conductivity measurements revealed the electronic feature. Unlike the interplane conducting property, almost zero activation energy like a metal was suggested from the in-plane measurement.

錯体化学若手の会夏の学校2019で受賞

錯体化学若手の会夏の学校2019で赤沼さん(D2)が優秀講演賞、森合君(M2)が優秀ポスター賞を受賞しました。おめでとうございます！