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Formation of multi-layer structures in Bi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$ intermetallic compounds under an ultra-high gravitational field

超重力場下におけるBi-Pb系金属間化合物Bi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$中での多層構造の形成

真下 茂; 井口 裕介*; Bagum, R.*; 佐野 智一*; 坂田 修身*; 小野 正雄  ; 岡安 悟  

Mashimo, Tsutomu; Iguchi, Yusuke*; Bagum, R.*; Sano, Tomokazu*; Sakata, Osami*; Ono, Masao; Okayasu, Satoru

超重力場下では固体中でさえも原子の沈降が起こり、多成分系の凝縮物質では傾斜組成材料や非平衡相が形成される。われわれはこれまでに、Bi-Sb系やIn-Pb系等の固溶系において構成原子の沈降を実現している。本研究では、0.7mm厚の金属間化合物Bi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$試料に関して超重力場実験を行った。実験後の試料には、微視的な構造に差異がある、目視でも確認できる4つの層状構造が形成されていた。最も重力場の弱い側となる層にはBi相の析出が見られた。中間の2層では組成の傾斜が見られ、XRDパターンより構造が異なっていることがわかった。このような多層構造による材料物性の特異性の発現(例えば特異な超伝導性など)が期待できる。

Ultra-high gravitational field (Mega-gravity field) can realize the sedimentation of atoms (diffusion) even in solids, and is expected to form a composition-graded structure and/or nonequilibrium phase in multi-component condensed matter. We had realized the sedimentation of substitutional solute atoms in miscible systems (Bi-Sb, In-Pb, etc.). In this study, the mega-gravity experiment at high temperature was performed on a thin-plate sample (0.7 mm in thickness) of intermetallic compound Bi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$. A visible four-layers structure appeared, which indicated different microscopic structures. In the lowest-gravity region layer, Bi phase appeared. In the mid layers, the composition-graded structure was formed, while the powder X-ray diffraction patterns show difference. Such multi-layers structure was expected to show unique physical properties such as superconductivity. Keywords: Sedimentation of atoms, Ultra-high gravity field, Bi$$_{3}$$Pb$$_{7}$$, Graded structure.

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