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FeH
の高温高圧合成齋藤 寛之; 高木 成幸*; 松尾 元彰*; 飯島 祐樹*; 遠藤 成輝*; 青木 勝敏*; 折茂 慎一*
no journal, ,
第一原理計算による理論予測から、これまでに合成されているどの鉄錯体水素化物よりも高い重量水素密度を有するLiFeHが、4LiH+Fe+H
LiFeHの反応を経て合成できる可能性が報告された。新規水素化物合成に有利な高温高圧条件下でLiFeHの合成を試みた。
服部 高典; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 千葉 文野*; 佐野 亜沙美; 稲村 泰弘; 大友 季哉*
no journal, ,
石英ガラスはSiO四面体を構成ユニットとした非晶質固体である。四面体が互いに頂点共有し、多員環(中距離秩序)をつくっているため構造中に隙間が多く、加圧により顕著な密度の増加が見られる。常温下で約8GPaまで加圧すると、中距離構造が変化し、密度が約20%増加する。常温下では、構造緩和が起きないために、脱圧後、密度が元に戻るが、高圧下で加熱すると構造緩和が起き、常圧下に回収した後も高密度状態が保たれる(永久高密度化)。この永久高密度化に関して、これまでいろいろ調べられてきたが、その微視的機構に関して、いまだよく分かっていない。これらを明らかにするためには、高圧下での回折実験が有効である。しかし、単一の回折実験で得られる構造情報はSi, Oを区別しない平均構造である。永久高密度化の詳細を理解するためには、両者を区別した部分構造が必要となる。それを行うためには、放射光と中性子の両方を利用した回折実験が有効である。平成25年度までに、J-PARC作られた超高圧中性子回折装置PLANETを用いて約10GPaまでのデータ測定を行ったが、解析法が確立していなかったためにその詳細を調べることができなった。平成26年度、解析法の検討、プログラムの実装を行い、構造因子が得られるようになった。本発表では、解析法とそれにより得られた結果に関して紹介する。
片山 芳則; 服部 高典; Yagafarov, O.*; 齋藤 寛之; 佐野 亜沙美; 鈴谷 賢太郎; 千葉 文野*; 大友 季哉*
no journal, ,
常温常圧の水は、分子間の水素結合によって氷に似た特異な構造を持つ。我々は、水の構造が温度や圧力によってどう変化するか調べるため、SPring-8の高温高圧その場観察放射光X線回折実験と分子動力学シミュレーションを行ってきた。その結果、高温高圧下では、特異な構造が消失し、単純な分子性液体の構造へと近づいていくことが明らかになった。水素結合の変化を調べるためには、水素の観測ができる中性子実験は大きな意義を持つ。J-PARC/MLFの超高圧中性子回折装置PLANETを用いて、重水の測定を圧力約2GPa、温度100度, 200度で行った。回折パターンの第一ピークは前回の0.8GPaでの測定と同様に、温度上昇によって幅が広くなる顕著な変化を示した。
長壁 豊隆; 加藤 義博*; 桑原 慶太郎*
no journal, ,
強相関系物質の圧力誘起相臨界領域で発現する新奇物性を構造-磁性-伝導の相関の視点から研究するため、ハイブリッドアンビル(HA)を用いた高圧力下の中性子回折と電気抵抗の同時測定技術の開発を行っている。HAでは、軟質ではあるが中性子透過率に優れるアルミ合金(JIS2017P)をガスケットとして使用している。同時測定を実現する上で、特に、軟質なガスケット表面にいかに強固な絶縁層を形成できるかが鍵となる。本開発では、電解液に特殊樹脂を添加する陽極酸化法によりガスケット表面に厚い皮膜(ミタ二ライト)を形成し、これを絶縁層として利用するという、これまでにない方法を発案した。この手法で形成した80
m厚のミタ二ライト絶縁層付きガスケットを使用し、金線をリード線として配線して加圧試験を行った結果、皮膜なしの場合に比べて加圧効率が落ちることなく、また、リード線の断線やショートを起こさずに最高5.5GPaの圧力発生に成功した。一般的なエポキシ接着剤を使用する絶縁層に比べてミタ二ライト絶縁層は水素を含まないため、中性子回折実験においてバックグラウンドが上昇する心配がなく、また、絶縁層形成の手間が少ないなど利点がある。
佐野 亜沙美; 服部 高典; 舟越 賢一*; 阿部 淳*; 町田 真一*
no journal, ,
J-PARC内MLFのBL11(PLANET)では、高温高圧下における中性子散乱実験のために6軸型マルチアンビルプレス(圧姫)が導入された。大型化した6-6型アンビルの適用により、10GPa付近までの高温高圧実験がルーチンで行われるようになっている。しかし、10GPaを超える圧力における中性子実験については実現できていないのが現状である。水素のリザーバーとして重要な役割を果たすと考えられる地球マントルの遷移層、さらに下部マントルに相当する圧力下での高温高圧実験を実現するにはさらなる圧力発生領域の拡大が必要である。そこで本研究では6-8式加圧の中性子実験への適用を試みた。アンビルを透過した散乱中性子を検出することになるため、2段目アンビルには、超硬ではなく、中性子に対して透過力の高い焼結ダイアモンドを用いた。実験では1600kNにおいて16GPaの圧力発生、および1100
Cまでの高温発生を確認した。
の構造相転移町田 晃彦; 綿貫 徹; 服部 高典; 佐野 亜沙美; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 青木 勝敏; 大下 英敏*; 池田 一貴*; 大友 季哉*
no journal, ,
六方晶構造の希土類金属3水素化物は高圧力下で立方晶構造になることが知られている。その相転移は単純ではなく、長周期構造が出現することがYHで我々の研究によって観測されている。この長周期構造はhcp型(ab)とfcc型(abc)の金属格子面の積層が周期的に配列した構造で、圧力によってその積層シーケンスが変化する。ラマン散乱では長周期構造で八面体サイトの水素に起因する振動モードのソフト化や非常にブロードな格子間水素の振動モードが観測されている。長周期構造中での水素位置がどのようになっているか興味が持たれる。理論的なアプローチもされているが、実験と一致はしていない。そこでTbD
の高圧下X線回折と中性子回折実験を実施し、格子間水素位置の変化の観測を試みたのでその結果を報告する。
低圧相におけるA-siteガラス状態綿貫 徹; 水牧 仁一朗*; Kim, H.*; Yu, R.*; 町田 晃彦; 榊 浩司*; 中村 優美子*; 岡 研吾*; 東 正樹*
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PbCrOは、平均構造は単純立方晶だが、A-siteにランダムネスを持つ構造をとる。従来、このランダムネスはPb欠損サイトに関するものであり、Pb欠損があることによって生じると報告されていた。我々は、Pb欠損のない試料を作製し、X線2体分布関数法により局所構造を調べたところ、Pb欠損がなくてもランダムネスは存在し、それがPbシフトに起因するものであることを明らかにした。つまり、PbCrOが本質的に「A-siteガラス」構造をとる物質であることが明らかになった。