Ultracentrifuge experiment on AgI super-ionic conductor

超イオン伝導状態のヨウ化銀に関する超遠心実験

小野 正雄  ; 岡安 悟  ; 井口 裕介*; 江坂 文孝  ; Bagum, R.*; 春木 理恵; 真下 茂*

Ono, Masao; Okayasu, Satoru; Iguchi, Yusuke*; Esaka, Fumitaka; Bagum, R.*; Haruki, Rie; Mashimo, Tsutomu*

これまでに固相の固溶系2成分合金や単体金属を遠心処理することで、固相中で元素や同位体組成を傾斜化できることを示した。ここで、2成分のイオン結晶の場合は、化学量論組成を保とうとする性質によって、たとえ遠心処理で分解を起こせたとしても元素組成を傾斜させることは難しいと考えられる。しかしながら、結晶中では自己拡散が起こっているので、元素組成を保ったままで、同位体組成を傾斜させることはできると考えられる。そこで我々は、遠心処理によって2成分のイオン結晶中で生じる同位体効果を調べるために、超イオン伝導体の-AgIに関する超遠心実験を計画した。この超イオン伝導体-AgIは、真性イオン結晶でありAgイオンの自己拡散が顕著であるため、この実験に最適である。研究の第一段階として、分解が生じない温度条件と遠心加速度条件の組み合わせを探る実験を行った。結果として、最大遠心加速度61万G、最高試料温度350C、最大実験時間24時間の条件の組み合わせであれば、分解の起こらない実験が可能であることを確かめた。

We had realized the composition gradient of elements or isotopes in some binary alloys or single element by solid-state centrifugation. While, it might difficult to realize graded structure of elements in binary ionic crystal by centrifugation as it strongly keeps their stoichiometry. However, isotope fractionation in binary ionic crystal by centrifugation might be expected as the self-diffusion of ions occurs. We have planed the ultracentrifuge experiments on -AgI superionic conductor to investigate the isotope effect in binary ionic crystal under a strong centrifugal acceleration field. -AgI superionic conductor is suitable for the confirmation experiment as it is an intrinsic ionic crystal and Ag ions have high diffusivity. For the first stage, we have experimentally searched the experimental conditions of magnitude of centrifugal acceleration and temperature that ensure the experiment without decomposition. It is confirmed that the combination of experimental conditions of up to 6.110 g, 350C, 24h ensure the experiment without decomposition at least.