高分解能パルス中性子回折による結晶PDF解析例

Examples of PDF analysis on crystalline materials by high resolution pulsed neutron diffraction

樹神 克明   

Kodama, Katsuaki

対相関関数(PDF)を用いた構造解析手法であるPDF解析による最近の研究成果として以下のものを紹介した。(1)マルチフェロイック物質BiMnOの低対称ドメインの構造及びサイズの決定と、そのドメインの集合から構成される平均(バルク)構造の対称性。(2)巨大負熱膨張物質MnCuGeNの熱膨張温度領域におけるG(r)の測定による局所的立方対称性の破れの発見。さらに局所的立方対称性の破れのためにN核磁気共鳴スペクトルによって検出される型反強磁性モーメントの温度依存性の決定。(3)海水中に含まれる金を選択的に吸着する機能を持つMn酸化物ナノ粒子の組成及び構造の決定。(4)ナノ粒子のサイズの有限性がG(r)に与える減衰効果を正確に取り込んだPDF解析法の理論的確立。さらにTiOのバルク及びナノ粒子のG(r)の測定結果を用いた、その解析手法の正当性の実験的検証。

We introduced the following recent studies by means of atomic pair distribution (PDF) analysis. (1) For the multiferroic material BiMnO, we determine the structural parameters and the sizes of the domains with lower symmetries and discuss the symmetry of bulk materials. (2) We discover the local symmetry breaking of the cubic symmetry in MnCuGeN with a giant negative thermal expansion. Due to the local symmetry breaking, we can also detect the hyperfine field at N-site from the ordered magnetic moment by NMR and determine the temperature dependence of the ordered moment in the temperature region where the negative thermal expansion is observed. (3) We determine the composition and structure of Mn-oxide nanoparticle which adsorb the gold in a seawater. (4) We give the exact formulation of PDF analysis including the damping effect induced by the finite size of a nanoparticle. It is confirmed that our formulation can reproduce observed PDF of the nanoparticle, by the measurement on TiO nanoparticle.