Low-energy dynamics in silicate glasses

ケイ酸塩ガラスの低エネルギーダイナミクス

鈴谷 賢太郎; 中村 充孝   ; 中島 健次  ; 小原 真司*; 菊地 龍弥  ; 河村 聖子   ; 稲村 泰弘  ; 柴田 薫*

Suzuya, Kentaro; Nakamura, Mitsutaka; Nakajima, Kenji; Kohara, Shinji*; Kikuchi, Tatsuya; Kawamura, Seiko; Inamura, Yasuhiro; Shibata, Kaoru*

ガラス特有の特異な物性としてボソンピークに代表される低エネルギー励起がある。その研究の多くは典型的なガラス物質であるSiOガラスについて行われ、ボソンピークの起源としてSiO四面体が作るネットワーク構造とその運動との関連が議論されている。そこで、本研究ではSiOネットワークをもたないPbO-SiOガラスの低エネルギー励起をJ-PARC AMATERAS分光器で測定した。その結果、PbO-SiOガラスにおいてもボゾンピークが明瞭に観察され、回折実験-逆モンテカルロ法により得られた「SiOネットワークは存在しないが、隙間の多い構造」を支持する結果が得られた。

The origin of low energy dynamics termed Boson peak in glasses has long been controversial and hence it is necessary to reveal the relationship between glass structure and low energy dynamics. Inelastic neutron scattering (INS) using time-of-flight chopper spectrometer with a pulsed neutron source is a very powerful tool for the investigation of excitations in glasses. We discuss the relationship between the low energy excitations of silicate glasses (SiO and PbO-SiO) from S(Q,E) maps obtained by time-of-flight measurements at AMATERAS spectrometer J-PARC and the structure on the basis of large atomic configuration derived from reverse Monte Carlo (RMC) modelling employing neutron and X-ray diffraction data with special focus on ring statistics, cavity volume, and connectivity of short-range structural units (polyhedra).