中間価数状態を持つYb系準結晶の実現

Pressure-induced formation of intermediate-valence quasicrystalline systems in Yb-based alloys

綿貫 徹; 川名 大地*; 町田 晃彦; Tsai, A. P.*

Watanuki, Tetsu; Kawana, Daichi*; Machida, Akihiko; Tsai, A. P.*

高圧力を利用して中間価数状態のYb系準結晶を創り出した。これは準周期格子の各格子点上に電荷自由度を持つという新しいタイプの準周期系である。われわれは、Yb系準結晶を加圧しながら放射光X線吸収分光実験を行うことにより、準周期配列するYbが常圧の2価状態から高圧下では2価・3価の中間価数状態に変化することを実証した。Cd-Yb正20面体型準結晶においては、31.7GPaまでの加圧によりYb価数は2.33価まで増加し、そこでは準周期系の価数揺動状態が実現した。また、Yb系では価数増加が電子相関を強くすることに対応するため、さらなる価数の増加を目指してCd-Mg-Yb正20面体型準結晶を57.6GPaまで加圧したところ、Yb価数は2.71価に到達し、強相関電子系領域の価数値を示す準周期系を実現させることに成功した。

Quasiperiodic intermediate-valence systems were prepared by applying pressure to Yb-based quasicrystals. In these systems, each quasiperiodic lattice point has a charge degree of freedom. Synchrotron radiation X-ray absorption spectroscopy experiments near the Yb -edge demonstrate that the Yb valence in a Cd-Yb icosahedral quasicrystal increases continuously upon compression from a divalent state at ambient pressure and reaches 2.33 at 31.7 GPa, where the quasiperiodically arranged Yb ions take a valence fluctuation state. For the case of a Cd-Mg-Yb icosahedral quasicrystal, the Yb valence reaches a value of 2.71 at 57.6 GPa. By following the trend of Yb-based intermediate-valence crystalline compounds, this large valence increase suggests that the 4f electron system in this quasicrystal varies from a valence fluctuation regime to a strong correlated electron regime.