Pressure-induced change of the chemical short-range order in liquid compounds

化合物液体における化学的短距離秩序の圧力変化

服部 高典   ; 辻 和彦*

Hattori, Takanori; Tsuji, Kazuhiko*

液体の圧力誘起構造変化に及ぼす化学結合性の影響を明らかにするために、幾つかの四配位共有結合性物質の液体(14族元素,III-V化合物,II-VI化合物)の高圧下での構造を調べてきた。その結果これらの液体は、それぞれの物質の持つ化学結合性に応じて、さまざまな構造変化(局所構造シークエンス,構造変化の圧力幅)を示すことがわかった。しかしながらこれらの結果は、平均構造すなわち、2種の構成イオンを区別しない構造をもとにしたものである。液体によるさまざまな構造変化の原因を明らかにするためには、2種のイオン周りの環境を区別した部分構造を知る必要がある。この目的のために、われわれはX線異常散乱法(AXS法)を高圧液体に適用し、液体AgIに対して実験を行った。実験は、JAEAの所有するSPring-8のアンジュレータビームラインBL22Uで行った。その結果、個々のイオン回りの環境を区別した環境構造関数を高圧下において得ることができた。得られた液体の構造関数は、第一原理シミュレーションの結果とも一致しており、高圧液体に対するAXS法の有効性が示された。この方法は、液体の短・中距離の部分構造を調べるうえで大変有効な方法である。

To reveal the effect of the covalent/ionic chemical bonding character on the pressure-induced structural changes, we have investigated the liquid structures of various tetrahedrally bonded materials under high pressure. The results have shown that these liquids show various high-pressure behaviors, depending on the covalent/ionic character. However, these results are based on the average structure. To observe partial structures is inevitable to understand the nature of the various structural changes in liquid compounds. For this purpose, we have developed the method to determine the partial structure in liquid compounds at high pressures using an anomalous X-ray scattering method and applied it to liquid AgI. The obtained partial structural functions are in good agreement with the results of ab-initio MD calculation, which supports the validity of the AXS method to investigate the chemical short-range order in the liquid compounds.