高圧下の液体ガリウムの構造

Structure of liquid gallium under high pressure

Yagafarov, O.; 片山 芳則; Brazhkin, V. V.*; Lyapin, A. G.*; 齋藤 寛之

Yagafarov, O.; Katayama, Yoshinori; Brazhkin, V. V.*; Lyapin, A. G.*; Saito, Hiroyuki

ガリウムは常温常圧でGaが基本となった特異な結晶構造を持つ。また温度や圧力の変化で多様な相転移を起こす。液体状態でも剛体球で近似されるような単純な液体の構造で完全に表すことはできない。本研究では、最新の測定技術及びデータ解析手法、より信頼性の高い密度データ、微結晶モデルやリバースモンテカルロ法などの解析手法を用いることで、液体ガリウムの高温高圧下での構造変化の詳細を調べた。SPring-8の原子力機構ビームラインBL14B1に設置されたキュービック型マルチアンビル装置を用いた白色X線回折法により、5.6GPaまでの融点直上及び約4.3GPaでの温度変化の測定を行った。融点直上の測定からは、加圧によってより単純な液体の構造へ近づいていく様子が、配位数の増加、高圧結晶相に類似した構造への接近などの点から明らかになった。

Gallium has a unique crystal structure which has Ga as building blocks. Many phases are found as function of temperature and pressure. The structure of liquid cannot be described as a simple hard-sphere model. In this study, details of structural changes of liquid under high-pressure and high-temperature conditions were investigated using modern measurement and analysis methods, reliable density data, a quasi-crystalline model and a reverse Monte Carlo method. The energy-dispersive X-ray diffraction measurements along the melting curve up to 5.3 GPa were carried using a cubic-type multi-anvil press installed on a JAEA beamline, BL14B1, in SPring-8. Structural change towards a simple-liquid like structure was observed.