Visualizing rattling in PrOsSb by single crystal neutron diffraction and maximum-entropy analysis

単結晶中性子回折及びマキシマムエントロピー解析によるPrOsSbにおけるラットリングの可視化

金子 耕士   ; 目時 直人   ; 木村 宏之*; 野田 幸男*; 松田 達磨; 神木 正史*

Kaneko, Koji; Metoki, Naoto; Kimura, Hiroyuki*; Noda, Yukio*; Matsuda, Tatsuma; Kogi, Masafumi*

PrOsSbにおけるラットリングの詳細な描像を得るため、単結晶中性子回折及びマキシマムエントロピー解析を行った。室温では、Sbカゴ中で、非等方的に広く分布するPrの核密度が得られた。通常との異なる分布形状は、Prのポテンシャルにおける顕著な非調和性を示している。室温では、Prの最大核密度はオフセンター位置に存在しているが、低温の8Kではカゴの中心へと変化する。この結果は、PrOsSbにおけるラットリングは、オフセンターポテンシャルを伴わない、強い非調和性を持つ振動であることを示唆している。

In order to obtain a detailed picture of rattling in PrOsSb, a single crystal neutron diffraction experiment and a maximum-entropy analysis were carried out. At room temperature, a widely distributed anisotropic Pr nuclear density in the Sb icosahedron cage was revealed. An unusual trapezoidal form in the cross-sectional density profile of Pr clearly demonstrates the presence of strong anharmonicity in the Pr potential, in which the direction has the maximum spread. The highest density is found at an off-center position along the same direction. The Pr density distribution becomes isotropic and sharp by cooling down to 8 K. Moreover, the highest density of Pr at 8 K is found at the center of the cage. The obtained nuclear density distribution and its temperature variation indicate that the rattling in PrOsSb is a strong anharmonic thermal motion without an off-center potential minimum.