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Intermediate range order of vitreous silica studied by high energy X-ray diffraction, neutron diffraction and reverse Monte Carlo modelling

高エネルギーX線、中性子回折及び逆モンテカルロ法によるシリカガラスの中距離秩序

小原 真司*; 鈴谷 賢太郎

Kohara, Shinji*; Suzuya, Kentaro

第三世代放射光源SPring-8より得られる高強度の高エネルギー単色X線の持つ短波長,高透過能から、回折実験によって、高い散乱ベクトルQ ($$>$$350nm$$^{-1}$$)まで(吸収補正などの)データ補正のほとんど必要ない精度の高い構造因子S(Q)を得ることが可能となった。最も典型的なネットワーク形成酸化物ガラス:シリカ(SiO$$_{2}$$)の高エネルギー単色X線回折による高精度のS(Q)データに、逆モンテカルロ・シミュレーション(Reverse Monte Carlo Simulation = RMC)法を適用することによって、ランダム系物質の物性を研究するうえで極めて重要であるにもかかわらずこれまでデータ解析がほとんど不可能であった中距離構造(短範囲構造ユニットのつくるリング構造など)の信頼できるモデルを構築することに成功した。今後、ランダム系物質の特異な物性は、本研究で示されたような、中距離構造を含む大きな構造モデルをベースに理解が進むものと考えられる。

With the arrival of the latest generation of synchrotron sources and the introduction of advanced insertion devices, the high-energy (E $$>$$ 30keV) X-ray diffraction technique has become feasible, leading to new approaches in the quantitative study of the structure of disordered materials. Recently, the high-energy X-ray diffraction data have been combined with neutron diffraction data from a pulsed source to provide more detailed and reliable structural information than that hitherto available. We have developed a two-axis diffractometer for glass, liquid and amorphous materials at the SPring-8 high-energy X-ray diffraction beamline BL04B2. Furthermore, we have succeeded to analyze the intermediate-range order of a typical network forming glass, silica (SiO$$_{2}$$), by reverse Monte Carlo (RMC) modelling technique with special focused on the ring structures using both high-energy X-ray and neutron diffraction data.

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