希土類金属2水素化物の圧力誘起相分離

Pressure-induced phase separation of rare-earth metal dihydrides

町田 晃彦; 綿貫 徹; 青木 勝敏

Machida, Akihiko; Watanuki, Tetsu; Aoki, Katsutoshi

希土類金属2水素化物で観測された圧力誘起相分離について解説する。希土類金属2水素化物では一般的に金属格子は面心立方格子を組んでおり、その四面体サイトを水素が占有している。八面体サイトは非占有であるため格子圧縮による水素原子の格子間移動の可能性が期待される。そこでわれわれはランタン2水素化物LaHにおいて高圧下放射光X線回折実験を行ったところ、11GPaでもとのブラッグ反射のちょうど外側に新たな反射の出現を観測した。この新たな反射はユニットセル体積が約17%小さいfcc構造の形成によるもので、高圧下で水素濃度の異なる二相に相分離することで説明ができる。格子体積の小さい低濃度相が形成され、余剰の水素はサイト間を移動し高濃度相を形成すると考えられる。この現象は水素原子の格子間移動を伴うものであり、高圧下での水素移動のダイナミクス研究への発展が期待できる。

This article reports the recent studies of the pressure-induced phase separation of rare-earth metal dihydrides. Synchrotron radiation X-ray diffraction patterns of LaH shows that additional Bragg reflections appeared just outside of the original ones around 11 GPa, indicating the formation of the small fcc metal lattice. The coexistence state of two fcc metal lattices thus observed is interpreted in terms of phase separation from the dihydride toward lower and higher concentration phases. The formation of insulating LaH () is confirmed by infrared spectroscopy, which shows decrease in reflection intensity. These results indicate that the interstitial hydrogen atoms transfer form T-sites and the domains of solid solution and higher concentration hydride are formed. Pressure-induced phase separation of metal hydrides would develop a new research field, that is, the dynamics of hydrogen transfer in a metal lattice.