The Visualization of atomic scale structure of polymer-derived amorphous Si-C-O fibers by high-energy X-ray diffraction and reverse Monte Carlo modelling

高エネルギーX線回折及び逆モンテカルロ法によるポリマー熱分解法によるSi-C-Oアモルファス繊維の原子構造可視化

鈴谷 賢太郎; 小原 真司*; 岡村 清人*; 市川 宏*; 鈴木 謙爾*

Suzuya, Kentaro; Kohara, Shinji*; Okamura, Kiyohito*; Ichikawa, Hiroshi*; Suzuki, Kenji*

ポリカルボシランの焼成から作られるSi-C-O繊維の構造を高エネルギー解析と逆モンテカルロ法によって可視化することによってその詳細を明らかにした。Si-C-O繊維の基本構造は、Siを中心に4配位したC及びOのSi(C,O)四面体が頂点及び稜共有ネットワーク構造であることが明らかになった。また、原料であるポリカルボシランの構造は、-Si-C-Si-C-の骨格を持つ鎖の畳込み構造が基本構造であることが明らかになった。

Polymer-derived Si-C-O fibers have high tensile strength and characteristic electrical properties. The atomic scale structure of the polymer (Polycarbosilane) and the polymer-derived Si-C-O ceramics amorphous fibers has been investigated by high-energy X-ray diffraction. In addition, we applied the reverse Monte Carlo (RMC) modelling method to the diffraction data to visualize for better understanding of the complex structure. By the RMC modelling, the basic structures of the Si-C-O fibers are the three-dimensionally connected SiCO (x = 0-4) tetrahedral random-network structure which is the successive assembly of the SiCO tetrahedral unit which share elements (corners and edges) and the excess carbon atoms which are interconnected and distributed widely in the network cage.