近似結晶・準結晶の構造に対する圧力効果

Structural stability of quasicrystals and approximants under pressure

綿貫 徹; 町田 晃彦; 川名 大地; Tsai, A. P.*

Watanuki, Tetsu; Machida, Akihiko; Kawana, Daichi; Tsai, A. P.*

準結晶及びその近似結晶は高圧下で安定であることが多数報告されている。われわれもカドミウム系準結晶及び近似結晶の構造安定性を調べている。特に、Cd-Yb系は、原子クラスター歪の自由度や、圧力中でのYbのイオン半径の変化といった、構造を不安定にする要素が含まれているにもかかわらず、その格子は圧力下でほぼ等方的変形をし、大きく変形することはない。格子の安定性はクラスター配列の異なる準結晶・近似結晶ともにみられ、また、ともに同一原子クラスターで構成されていることから、原子クラスターが格子構造安定性を支えていると理解できる。特に、原子クラスターは中心対称稠密充填構造を持つため、低対称の変形を受けると、非等価な原子変異が発生し、エネルギー的に不利な状況が生じることが原因と考えられる。

Synchrotron X-ray powder diffraction studies on an icosahedral Cd-Yb quasicrystal (iCd-Yb), its crystalline approximant of CdYb (cCd-Yb) and the related CdEu (cCd-Eu) material were performed under pressures of up to about 40 GPa at room temperature. The icosahedral lattice of the atomic cluster in iCd-Yb and the bcc lattices in cCd-Yb and cCd-Eu were found to be stable under pressure. Although the Tsai-type atomic cluster can possibly be distorted in various ways, low-symmetry distortion modes do not seem to develop even at high pressure. It is considered that the cluster structure of centrosymmetric dense atomic packing prevented low-symmetry distortions and consequently provided the cluster lattice stability.