X-ray and neutron diffraction studies of pressure-induced phase separation of LaD

X線及び中性子回折実験によるLaDの圧力誘起相分離に関する研究

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*; 坪田 雅己*; 市川 貴之*; 小島 由継*; 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*; Tsubota, Masami*; Ichikawa, Takayuki*; Kojima, Yoshitsugu*; Kim, D. Y.*

希土類金属水素化物は2水素化物と3水素化物という化学量論比組成が存在する。2水素化物は金属的であり3水素化物になると絶縁体になるため、格子間に侵入した水素が構造や電子状態(物性)の変化を誘起すると考えられている。したがって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。特に低濃度相についてはその水素占有サイトや占有率が不明であったが、われわれはランタン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LaDが形成されること明らかにした。1水素化物は希土類金属水素化物では初めて発見されたものである。

We have investigated the pressure-induced phase separation in rare-earth metal dihydrides by synchrotron radiation X-ray diffraction and neutron diffraction experiments. Rare-earth metal hydrides exhibit the stoichiometoric dihydride and trihydride. The dihydride is a metallic while trihydride is an insulator. Recently, we have found the pressure induced phase separation in the lanthanum dihydride. This phenomenon is understood as the decomposition into the hydrogen-poor and rich phases under high pressure. However, the hydrogen occupancy and position have been unclear yet. Our neutron diffraction experiments have revealed that an NaCl-type mono-deuteride is formed as a counterpart of the deuterium-rich phase.