石英ガラスの室温高圧下、高温高圧下における構造変化

Structural change of SiO glass at high pressures and high temperatures

服部 高典   ; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 佐野 亜沙美   ; 稲村 泰弘  

Hattori, Takanori; Yagafarov, O.*; Katayama, Yoshinori; Sano, Asami; Inamura, Yasuhiro

PLANETはJ-PARC MLFに建設された高圧実験専用の中性子粉末回折装置である。その最大の特徴は、6軸型のキュービックアンビル・プレス「圧姫」を用いて高温高圧下(10GPa, 2000K)での構造解析をできる点にある。PLANETは、結晶のみならず液体の高圧下での構造変化を調べられるように、高圧セル等の試料周りの散乱を取り除く工夫がなされている。今回、SiOガラスの永久高密度化の構造的メカニズムを調べるために、6軸プレス及びパリ・エジンバラプレスを用いて室温下約17GPa及び高温高圧下での構造解析を行った。構造因子S(Q)において、加圧によっても高Q領域の振動に変化は見られないが、低Q領域に顕著な変化が見られる。また、約17GPaまで配位数はほぼ4のままであった。このことはこれまで知られているSiOガラスの高密度化すなわち、(1)中距離構造を変化させることにより高密度化する(2)この際配位数の上昇は伴わないことが確認された。当日は、高温高圧下での構造変化に関して議論する予定である。

PLANET is the powder neutron diffractometer constructed at MLF in J-PARC, which specialize in high-pressure experiments. The most characteristic feature of the beamline is its capability to analyze the structure of materials under high-pressure and temperature of 10 GPa and 2000 K. This beamlines is equipped with several collimation devices to remove parasitic scattering from sample surrounding materials. In this study, we carried out in-situ neutron diffraction experiments on silica glass to reveal the mechanism of permanent densification. In S(Q), no significant change was observed in the oscillation over wide Q-range, but marked changes were observed in the low Q region. The coordination number remained 4 up to 17 GPa. These features are consistent with previously known mechanism: glass is densified by changing intermediate range rather than by changing short range order. In the poster, we will introduce structural changes under high-pressure and high-temperature conditions.