Neutron powder diffraction and difference maximum entropy method analysis of protium- and deuterium-dissolved BaSnInO

水素,重水素溶解BaSnInOの中性子回折及び差最大エントロピー法解析

長崎 正雅*; 塩谷 真也*; 井川 直樹   ; 吉野 正人*; 岩崎 航太*; 深澤 裕; 内海 渉

Nagasaki, Takanori*; Shiotani, Shinya*; Igawa, Naoki; Yoshino, Masahito*; Iwasaki, Kota*; Fukazawa, Hiroshi; Utsumi, Wataru

プロトン伝導体中の水素の結晶位置の詳細を明らかにするため、中性子回折データを用いた差最大エントロピー法(差MEM)を提案した。この方法は結晶中に取り込まれた水素と重水素の構造因子の差を利用した手法である。本法のシミュレーションでは水素原子の分布のみではなく、水素原子付近の空間分解能を改善させることを明らかにした。また、本法を水素と重水素を溶解させたBaSnInOの9Kで測定した回折データに適用することで、O-D結合が第2近接酸素方向へ傾いていること、そしてその水素と酸素原子の分布は格子間位置には存在しないことを明らかにした。

We propose a new method, a difference maximum entropy method (MEM) analysis of the neutron diffraction data, for revealing the detailed structure around hydrogen atoms in proton-conducting oxides. This MEM analysis uses the differences between the structure factors of protium- and deuterium-dissolved crystals. Simulations demonstrate that it not only provides the distribution of hydrogen atoms alone, but also improves the spatial resolution of MEM mapping around hydrogen atoms. Applied to actual diffraction data of protium- and deuterium-dissolved BaSnInO at 9 K, difference MEM analysis reveals that O-D bonds mostly tilt towards the second nearest oxygen atoms, and that the distributions of deuterium and oxygen atoms are probably insignificant in interstitial regions.