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クラスター入門 −物理と化学でひも解くナノサイエンス−
Introduction To Cluster Science −Physics and Chemistry in Nanotechnology−
東京大学名誉教授 理学博士 近藤 保・
豊田工業大学受託客員教授 博士（理学） 市橋正彦 共著
Ａ５判／260頁／定価4180円（本体3800円＋税10％）／2010年10月発行
ISBN 978-4-7853-2916-7
C3043
産業への用途として注目を浴びているクラスター。
その諸物性を、第一線の研究現場で業績をあげてきた著者らが、大学の研究室に配属されたばかりの初学者を念頭において、その基礎を易しく解説した。また、概念図・実験データを豊富に盛り込むことにより、読者の理解が容易に進むように工夫した。さらに、触媒、新規の磁性材料、電子デバイスなどの実際の応用例を挙げることによって、これから研究の場に立つ読者の興味をひくように配慮した。
超分子化学・錯体化学・触媒化学はもちろんのこと、材料科学・原子分子物理学などのような、クラスターとの境界領域を研究されている方々にも、ぜひ手に取って読んでいただきたい一冊。
サポート情報
◎ 序文 （pdfファイル）
◎ 索引 （pdfファイル）
◎ 正誤表 （pdfファイル）
クラスターを学ぶための準備
1．量子力学の基礎
クラスターの基礎理論
2．幾何構造と電子構造
3．光学的性質と磁気的性質
4．熱・統計力学
5． ダイナミクス −振動運動と衝突反応−
クラスターの応用
6．エネルギー分野へ広がる応用
7．触媒分野へ広がる応用
8．電子工学分野へ広がる応用
序文 （pdfファイル）
クラスターを学ぶための準備
1．量子力学の基礎
1.1 シュレーディンガー（Schrödinger）方程式
1.1.1 シュレーディンガー方程式の導出
1.1.2 演算子と固有値問題
1.1.3 １次元の井戸型ポテンシャルとシュレーディンガー方程式
1.1.4 波動関数の規格化と確率
1.1.5 物理量と期待値
1.1.6 不確定性原理の簡単な確認
1.2 量子力学の基礎のまとめ
クラスターの基礎理論
2．幾何構造と電子構造
2.1 希ガスクラスター
2.2 分子クラスター
2.2.1 水クラスター −鎖状，環状構造から３次元構造へ
2.2.2 水クラスター −３次元構造
2.2.3 水クラスターイオン−安定な籠状構造
2.3 溶媒和クラスター
2.3.1 セシウムイオン−メタノール溶媒和クラスター
2.3.2 塩化物イオン−水溶媒和クラスター
2.4 イオン結合クラスター
2.4.1 ヨウ化セシウムクラスターイオンの構造
2.4.2 安定なクラスターの観測
2.4.3 電子線回折によるクラスターの構造解明
2.5 炭素クラスター
2.6 金属クラスター
2.6.1 ナトリウムクラスター
2.6.2 電子殻模型
2.6.3 電子構造と幾何構造の相克
2.6.4 金クラスター
2.6.5 遷移金属クラスター
2.6.6 水銀クラスターの電子構造−サイズによる金属体−非金属転移
参考文献
3．光学的性質と磁気的性質
3.1 Nan+ の光吸収スペクトル
3.2 遷移金属クラスターのスピン状態および磁性
3.2.1 クラスターの磁性の測定
3.2.2 ランジュヴァン（Langevin）の常磁性理論
3.2.3 実験と常磁性理論の比較
参考文献
4．熱・統計力学
4.1 計算機シミュレーション―分子動力学法
4.2 アルゴンクラスターの融解
4.2.1 固体状態での振舞
4.2.2 液体状態での振舞
4.2.3 固液共存状態での振舞
4.3 相転移のクラスターサイズ依存性
4.4 クラスターの融点・凝固点
4.5 光解離による比熱測定 −ナトリウムクラスターイオン
4.5.1 融点・潜熱・エントロピーのサイズ依存性
4.5.2 幾何構造・電子構造のサイズ依存性
4.5.3 融点のサイズ依存性の解釈
4.6 温度によるクラスターの構造変化の観察 −金クラスター
4.6.1 液体殻模型
4.6.2 構造転移のメカニズム
参考文献
5． ダイナミクス −振動運動と衝突反応−
5.1 弾性球の振動
5.2 球形クラスターの全体振動
5.3 非球形クラスターの全体振動
5.4 クラスターの全体振動の実験的観測
5.4.1 実験室系と重心系
5.4.2 衝突のニュートン力学
5.4.3 アルゴンクラスターの振動励起
5.4.4 エネルギー損失スペクトル
5.4.5 サイズ依存性
5.4.6 弾性球モデルとの比較
5.5 アルゴンクラスターイオンArn＋とアルゴン原子との衝突
5.5.1 アルゴンクラスターイオンArn＋の安定構造
5.5.2 蒸発反応と取り込み反応
5.5.3 反応生成物のサイズ分布
5.5.4 クラスターの励起エネルギー
5.5.5 反応断面積
5.5.6 イオン−分子反応の古典力学
5.5.7 AR13＋とArとの衝突
5.6 金属クラスターと原子の衝突
5.6.1 Na9＋とNa原子との衝突
5.6.2 Na9＋とHe原子との衝突
5.7 クラスターの固体表面との衝突
参考文献
クラスターの応用
6．エネルギー分野へ広がる応用
6.1 メタンハイドレート
6.1.1 籠状構造
6.1.2 メタンを閉じ込める機能を持つ籠状構造
6.2 クラスターの核融合反応
6.2.1 重水素クラスターを用いる核融合
6.2.2 核融合効率をさらに高めるために
参考文献
7．触媒分野へ広がる応用
7.1 鉄クラスターと水素の反応
7.2 鉄クラスターイオンと炭化水素との反応
7.3 金属クラスターを触媒としたカーボンナノチューブ生成
7.3.1 カーボンナノチューブ生成の実験的観測
7.3.2 カーボンナノチューブ生成の計算機シミュレーション
7.4 担持された金クラスターの反応
7.4.1 サイズ依存性
7.4.2 担体による反応性変化
7.4.3 担体と金クラスターとの接合状態
7.5 金クラスターの精密大量合成
7.6 窒化アルミニウムクラスターによる水素吸蔵
参考文献
8．電子工学分野へ広がる応用
8.1 有機金属クラスター
8.1.1 サンドイッチ型クラスターの磁性
8.1.2 自己組織化単分子膜によるクラスターの固体表面付着
8.2 金属クラスターの固体表面付着によるデバイス作製
参考文献
さらに深く学びたい読者のために
事項索引
物質索引
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近藤 保
こんどう たもつ
1936年 生まれ。東京大学大学院理学系研究科博士課程修了。東京大学大学助教授・教授、豊田工業大学教授、分子科学研究所研究顧問などを歴任。2009年逝去。主な著書に『新しいクラスターの科学』（講談社）などがある。
市橋 正彦
いちはし まさひこ
1966年 生まれ。東京大学大学院理学系研究科博士課程修了。東京大学助手、豊田工業大学講師・准教授を経て現職。専門はクラスター反応学。
（情報は初版刊行時のものから一部修正しています）
量子化学
錯体化学
錯体化学（改訂版）
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