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グラフェン等の2次元の物質はsp2混成軌道をつくっていると学びました。そこまではいいのですが、グラフェンは、なぜエネルギー的に安定な混成軌道に全ての電子が入らず、やや不安定なpz軌道(Π軌道)に電子が収容されるのでしょうか。電子の数を考えても炭素の価電子は6個で混成軌道に収容可能だと思うのです。

A 回答 (1件)

グラフェンの場合、単位胞辺り2個原子があるので単位胞内の電子は8個あります。

(1s軌道に入る電子は除外しています)

また、グラフェンのバンドはエネルギーの高い方から順に(大雑把にいえば)
反結合性の混成軌道由来のバンド(6)
反結合性のπ軌道由来のバンド(2)
結合性のπ軌道由来のバンド(2)
結合性の混成軌道由来のバンド(6)
と並んでします。括弧で書いた数字は各バンドに入る単位胞辺りの(スピンを考慮した)電子数です。

先にも書いたように単位胞辺り電子は8個なので、エネルギーの低い方から順に詰めていけば結合性のバンドが全て埋まる形になります。
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この回答へのお礼

結合性 反結合性ですか
よくわかりました
どうもありがとうございました。

お礼日時:2011/03/02 12:14

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