液体遷移金属水素合金の構造,2

Structure of liquid transition metal hydrogen alloys, 2

片山 芳則; 齋藤 寛之; 青木 勝敏

Katayama, Yoshinori; Saito, Hiroyuki; Aoki, Katsutoshi

水素は多くの金属と反応し、金属水素化物を形成する。遷移金属では、一般に水素は金属格子の隙間に固溶し、侵入型合金を形成する。われわれは、高圧下の液体金属が水素を多量に溶け込ませる可能性を調べるため、高水素圧下で遷移金属を融解させてX線回折測定を行っている。これまで行ったFe-H系の測定では、水素化によってわずかに鉄-鉄原子間距離が増大することが示された。本研究では金属による水素濃度の違いがあるかどうかを調べるため、ニッケル,コバルト及びマンガンを用いて同様の実験を行った。実験はSPring-8の原子力機構ビームラインBL14B1に設置されているキュービック型マルチアンビル装置SMAP180で行った。X線回折にはエネルギー分散法を用いた。比較のため、純粋な金属の測定も行った。その結果、Mn, Co, Niのすべてにおいて、水素が溶け込むことによって金属原子間距離はわずかに増大するのみで、構造の変化は小さいことが明らかになった。

Hydrogen reacts with many metals and form metal hydrides. In transition metal hydrides, hydrogen atoms usually occupy interstitial sites and the crystalline lattice expands. To study effect of hydrogen to the structure of liquid metals, we have studied a liquid iron hydrogen alloy under high pressure and found that the Fe-Fe distance slightly increased upon hydrogenation. In this study, we have measured X-ray diffraction of liquid nickel, cobalt and manganese hydrogen alloys for comparison. Measurements were carried out using a cubic-type multi-anvil press on BL14B1 at SPring-8. Structure factor, S(Q), of MH at about 4 GPa was obtained (M=Ni, Co, Mn). Structure factor of each pure metal was also measured at about 3.5 GPa. In all metals, the M-M distance slightly increased upon hydrogenation and the structural changes were not significant.