希土類金属水素化物の高圧下における格子間水素の移動と1水素化物の形成

Transfer of interstitial hydrogen atoms and formation of monohydride in rare-earth metals under high pressure

町田 晃彦; 本田 充紀   ; 服部 高典   ; 佐野 亜沙美   ; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛; 大下 英敏*; 大友 季哉*; Kim, D. Y.*

Machida, Akihiko; Honda, Mitsunori; Hattori, Takanori; Sano, Asami; Watanuki, Tetsu; Katayama, Yoshinori; Aoki, Katsutoshi; Komatsu, Kazuki*; Arima, Hiroshi; Oshita, Hidetoshi*; Otomo, Toshiya*; Kim, D. Y.*

希土類金属水素化物は格子間に侵入した水素が構造や電子状態(物性)の変化を誘起することが知られており、占有サイトの違いによる水素-金属結合状態の変化が観測できると期待される。ランタン2水素化物において圧力による格子圧縮によりユニットセル体積が約17%異なる二相に相分離を起こすことを観測した。この二相は水素量の異なる相であると推測され、圧力によってサイト間の水素の移動が生じたことになる。ランタン2重水素化物において高圧下中性子回折実験を実施した結果、NaCl型ランタン1重水素化物が形成されることを明らかにした。本研究により、希土類金属はfcc金属格子で1, 2, 3水素化物という3つの化学量論比組成の水素化物を形成することができるということが明らかになり、結合状態の占有サイト依存性を明らかにするための足がかりができた。

We have investigated the pressure-induced phase separation in rare-earth metal dihydrides by synchrotron radiation X-ray diffraction and neutron diffraction experiments. The phase separation has been observed at about 11 GPa in the lanthanum dihydride. The neutron diffraction experiments have revealed that an NaCl-type mono-deuteride is formed as a counterpart of the deuterium-rich phase. This result suggests that the three different hydrides, mono-, di-, and tri-hydrides, with the fcc metal lattice are realized. Hence, it is expected that the site-dependence of the H-M bonding nature will be able to investigate.