Synchrotron radiation studies on pressure-induced structural changes in liquids and glasses

液体とガラスにおける圧力誘起構造変化の放射光による研究

片山 芳則; 稲村 泰弘

Katayama, Yoshinori; Inamura, Yasuhiro

放射光と大容量プレスの組み合わせによって、数GPaまでの圧力,1500Kまでの温度範囲で、液体やガラスの構造変化をその場観察することが可能になった。X線回折,XAFS,X線吸収による密度測定、ラジオグラフィー法による粘性測定など、いくつもの方法がこの目的のために現在、適用可能である。われわれは元素の液体を系統的に研究し、液体セレンにおいては、特徴的な構造変化が狭い圧力温度領域で起こることを見いだした。さらに、われわれは、液体リンで急激な構造変化を発見した。リンについての実験結果は、この変化が一次の液体-液体転移であることを支持する。本講演では、現在行っている石英ガラスで急激な構造変化を検出する試みや、高圧下の水のX線回折研究についても報告する。

Combination of synchrotron radiation sources and large volume presses enable us to make in-situ observations of structural change in liquids and glasses at high pressures up to several GPa and high temperatures up to 1500K. A number of methods, X-ray diffraction, XAFS, density measurement by means of X-ray absorption, viscosity measurements by means of radiography, are now applicable for this purpose. We have systematically studied elemental liquid and found that a characteristic structural change occurs in a narrow pressure-temperature range in liquid selenium. Moreover we have found a sudden structural change in liquid phosphorus. Experimental results on phosphorus support a view that the change is a first-order liquid-liquid transition. In the talk, results of current attempt to detect sudden structural change in silica glass will be presented. A preliminary result of X-ray diffraction study on liquid water under high-pressure will be also reported.