Time (ps)
1000 2000 3000 4000 5000 6000
0
0
20
40
60
80
Cluster Size
NiC
NiC14
C13 Ni
NiC60 NiC57
C33 NiC24
NiC72 NiC64
Time (ps)
1000 2000 3000 4000 5000 6000
0
Time (ps)
1000 2000 3000 4000 5000 6000
0
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Cluster Size
0
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20
40
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80
Cluster Size
NiC
NiC14
C13 Ni
NiC60 NiC57
C33 NiC24
NiC72 NiC64
Fig. 3. 11. Growth process of Ni attached cluster.
Fig. 3. 11 にNiC72の成長履歴を示す.NiCの状態で孤立炭素がぶつかりNiC2になった直後,勢
いでボンドが切れ,Niが単独の原子に戻った(Fig. 3. 12).この現象が700ps近辺で再び繰り返され た.これはNiと炭素のインタラクションが小さいことが反映されており,6000 ps時点でもNiの 場合は単独原子で存在しているものがあるのも,この現象が起こっているからである.Laではこ のような現象は見られなかった.
Fig. 3. 12. Snapshots of dissociation C2 from Ni.
単独のNiに環状の炭素クラスターが結合してNiC14になった後,徐々に炭素のクラスターサイ ズが大きくなるが,NiC24あたりを観察するとLaの場合と比べその構造に大きな違いがみられた.
La 系の場合は,金属原子の強いクーロン力により,球対称的に拘束された状態でクラスターが
open-cap状に成長していたのに対し,Ni系では炭素クラスターはそれほど金属原子の影響を受け
ずに成長している.またNiはグラファイト状の7員環や8員環といった構造欠陥の部分に付着し たりその両側を動き回ったりしている.約2500psでLaの場合と同じくNi系でも偶然C33と偶然 衝突し,いきなりNiC57まで成長するがその直後の振る舞いもLa系とは異なる(Fig. 3. 13).
Fig. 3. 13. Snapshots of clusters collision.
衝突後,回転しながら構造を整えるが,La 系の場合は La が炭素クラスターを強く引きつけ短 時間でLa を内包したケージ構造になったが,Ni 系では本来は炭素ケージ構造が閉じるべきサイ ズとなっても先ほど同様,球殻面上の7員環や8員環といった構造欠陥の部分に付着し,炭素ケ ージの内外を盛んに出入りする.
これらより,Laは初期段階では炭素を強く引きつけクラスタリングを促進する働きがあるとと もに,炭素ケージ構造が閉じるサイズで速やかに内包され,構造の安定化に寄与するが,Niでは 炭素とのインタラクションが強くないのでクラスタリングの促進効果は期待できない.また本来 炭素ケージ構造が閉じるべきサイズになっても球殻面上の7員環や8員環といった構造欠陥の部 分に付着し,炭素ケージの内外を盛んに出入りすることでこのサイズでのアニーリングの妨げに なる.このことは,さらなる衝突でもっと大きなサイズのクラスターへと発展する確率を上げて いるという見方もできる.ちなみにLa 系のクラスタリングの促進は,3. 2. での考察と一致して いる.