Quasi-elastic neutron scattering of dense molecular liquid selenium bromide

分子性液体臭化セレンの中性子準弾性散乱

島倉 宏典; 川北 至信  ; 稲村 泰弘  ; 菊地 龍弥  ; 上野 広樹; 中村 充孝   ; 中島 健次   ; 河村 聖子   ; 柴田 薫*; 新井 正敏; 武田 信一*

Shimakura, Hironori; Kawakita, Yukinobu; Inamura, Yasuhiro; Kikuchi, Tatsuya; Ueno, Hiroki; Nakamura, Mitsutaka; Nakajima, Kenji; Kawamura, Seiko; Shibata, Kaoru*; Arai, Masatoshi; Takeda, Shinichi*

臭化セレンはBr-Se-Se-Brの形状の分子から成り、Se-Se軸を隣接分子と平行にして並ぶ強い分子間相互作用が存在することがわかっている。本論文では、J-PARCに設置された冷中性子ディスクチョッパー分光器を用いて実施された液体SeBrの中性子準弾性散乱実験の結果を報告している。3.13, 7.72, 41.83meVのエネルギーの入射中性子を同時に用いるマルチEi技術を適用した。得られた準弾性散乱スペクトルは、エネルギー幅の狭いモードと広いモードに対応する2種類のローレンツ関数の和でよく再現されることがわかった。前者は遅い緩和時間を持つ運動モードで、その積分強度は室温では1.6の波数に最大強度を持ち、温度上昇とともに低波数側に移動していく。この移動は温度上昇に伴う密度の減少に対応している。一方、後者の早い緩和時間を持つ運動モードは、その半値半幅がいわゆるド・ジャン・ナローイングにより狭隘化する特徴的な波数を有しており、その波数が温度上昇とともに低波数側に移動する。一般に強い構造相関がみられる波数でこのナローイングが生じることから、このモードは、隣接分子間の相関と関係した運動モードと考えられる。

Liquid selenium bromide consists of Br-Se-Se-Br molecules, where a strong inter-molecular correlation exists so that Se-Se bond is parallel to that in neighboring molecules. Quasi-elastic neutron scattering (QENS) of SeBr was performed by cold-neutron disk-chopper spectrometer in J-PARC. Multi Ei measurement with incident energies of 3.13, 7.72 and 41.83 meV was applied. It is found that QENS can be well fitted by two Lorentzian components corresponding slow and fast relaxation modes. Integral intensity of slow component shows a maximum value at around 1.6 at room temperature and shifts to lower Q direction with increasing temperature. This shift relates to density decrease. In opposite, the HWHM of the latter has so-called de Gennes narrowing and this Q position shifts to lower Q direction with increasing temperature. This mode relates to neighboring-molecular correlation because narrowing generally occurs at Q position which exhibits strong correlation.