高圧下におけるランタン水素化物の構造相転移

Structural transition in lanthanum hydride under high pressure

町田 晃彦; 大村 彩子; 綿貫 徹; 青木 勝敏; 竹村 謙一*

Machida, Akihiko; Omura, Ayako; Watanuki, Tetsu; Aoki, Katsutoshi; Takemura, Kenichi*

幾つかの希土類金属水素化物で高圧下において金属格子のhexagonal構造からfcc構造への相転移が観測されている。特にYHではおよそ20GPaにおいて単相のfcc構造となり、23GPaにおいて金属化を示唆する赤外透過光強度の急激な消失が観測されている。一方、LaHは常圧で金属格子がfcc構造であり、これまでの研究では21GPaまで構造相転移は観測されていない。また赤外分光実験でも45GPaまで金属化は確認されていない。そこで、われわれはLaHにおいて高圧下X線回折実験を行い圧力誘起構造相転移の探索を行った。ダイヤモンドアンビルセル中にLa金属片と水素を封入し、高圧下で直接反応させて水素化物を合成した。放射光粉末X線回折実験はSPring-8のBL22XUに設置されたDAC用回折計を使用し、60GPaまでの加圧・減圧過程で測定を行った。初期圧力0.5GPaで得られた回折パターンは単相のfcc構造で指数付けができた。これはLaHが合成できていることを示している。加圧をすると20GPaまでは回折パターンに大きな変化は観測されなかった。しかしながら20GPa以上になると、徐々に(200)、(311)反射が顕著にブロードになり、また(220)反射の低角側などに新たな回折ピークが出現する。このようにLaHは高圧下で構造相転移を起こすことが明らかになった。この圧力誘起構造相転移について議論する。

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