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Development of a single-crystal X-ray diffraction system for hydrostatic-pressure and low-temperature structural measurement and its application to the phase study of quasicrystals

静水圧的高圧低温下放射光単結晶X線回折装置と準結晶研究への応用

綿貫 徹; 町田 晃彦; 池田 智宏*; 大村 彩子*; 金子 洋; 青木 勝敏; 佐藤 卓*; Tsai, A. P.*

Watanuki, Tetsu; Machida, Akihiko; Ikeda, Tomohiro*; Omura, Ayako*; Kaneko, Hiroshi; Aoki, Katsutoshi; Sato, Taku*; Tsai, A. P.*

われわれは、静水圧的高圧下での構造研究を低温領域でも可能とするため、単結晶振動写真法による低温高圧下X線回折装置を構築した。静水圧技術は微弱な変化,複雑な変化を対象としたときに効果的だが、本装置では、超格子反射や散漫散乱の観測を通じて、5-300K,常圧-50GPaの温度圧力領域で、そのような構造変化を捉えることができる。われわれは、本装置を用いて、準結晶物質群の低温高圧下における構造的性質を調べている。その結果、Cd-Yb合金の近似結晶(準結晶物質と局所構造が同一である結晶物質)において、物質内部に配列するカドミウム原子団が、圧力温度に応じて敏感に向きを変え、5種類ものパターンに及ぶ配向秩序構造を示すという著しい現象を発見した。

We have constructed a single-crystal synchrotron X-ray diffraction system to precisely study the structure under hydrostatic pressure conditions at low temperatures and applied it to a study on the phase transition phenomena of a Cd-Yb periodic approximant and a Cd-Yb quasicrystal. Four phases were newly observed for the 1/1 approximant crystal in a $$P-T$$ span up to 5.2 GPa and down to 10 K. The innermost part of the atomic clusters of Cd$$_{4}$$ tetrahedra exhibited various orientational ordering sensitively depending on pressure and temperature. High pressure diffraction measurements using a highly parallel synchrotron X-ray beam and a hydrostatically compressed single crystal enabled us to detect the weak diffractions due to the subtle structural changes.

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パーセンタイル:87.78

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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