希土類金属水素化物における圧力誘起構造相転移と長周期構造

Pressure-induced structural transition and long-period structures of rare-earth metal hydrides

町田 晃彦; 綿貫 徹; 青木 勝敏

Machida, Akihiko; Watanuki, Tetsu; Aoki, Katsutoshi

希土類金属水素化物の静水圧下における圧力誘起構造相転移の研究を行っている。代表的なイットリウム3水素化物は室温常圧下で六方晶構造をとり、水素原子は四面体サイトと八面体サイトを占める。また高圧力下で格子が圧縮されることにより水素-金属の相互作用に加えて水素-水素の相互作用も強くなり、相転移が誘起されると考えられる。そこでダイヤモンドアンビルセルを用いて高圧力下の放射光X線回折実験を行い、圧力による構造変化を詳細に調べた。その結果、1222GPaの広い圧力領域に渡る中間状態を経て六方晶構造から立方晶構造へ結晶構造が変化すること、また中間状態の構造は六方晶型の積層と立方晶型の積層の交互配列の長周期積層構造で表せることを明らかにした。観測された長周期構造は希土類金属水素化物においては新しい構造である。本稿ではこの長周期積層構造についてその構造モデルと構造相転移の過程について紹介する。

Pressure-induced structural transition of rare-earth metal hydride, YH, has been investigated by synchrotron radiation X-ray diffraction experiments. We observed the pressure-induced structural transformation from the hexagonal metal lattice into an fcc one through an intermediate state, which appears in the wide pressure span of 1222 Gather obtained X-ray diffraction patterns in the intermediate state are represented by long-period structures, e.g. 27, of the yttrium metal lattice. These long-period structures are interpreted in terms of the periodic arrangements of hexagonal-type and fcc-type stacking layers of the yttrium metals. Such structural transition is considered to be characteristic for rare-earth metal hydride.