高圧中性子非弾性散乱による金属水素化物中の水素の振動励起の圧力変化

Hydrogen vibration excitation of metal hydrides up to 21 GPa by incoherent inelastic neutron scattering

服部 高典   ; 中村 充孝   ; 飯田 一樹*; 町田 晃彦*; 佐野 亜沙美   ; 町田 真一*; 有馬 寛*; 大下 英敏*; 本田 孝志*; 池田 一貴*; 大友 季哉*

Hattori, Takanori; Nakamura, Mitsutaka; Iida, Kazuki*; Machida, Akihiko*; Sano, Asami; Machida, Shinichi*; Arima, Hiroshi*; Oshita, Hidetoshi*; Honda, Takashi*; Ikeda, Kazutaka*; Otomo, Toshiya*

近年、超高圧下において超伝導転移温度が室温付近となるsuperhydridesが発見され、金属水素化物の高圧状態はその注目を集めている。水素の振動状態は高いの理解やより高いを持つ物質を探査する上でも重要である。非干渉性非弾性中性子散乱(IINS)は、水素の振動励起を広い波数およびエネルギー空間にわたって敏感に調べることができるため有力な手段となる。そのため、これまでいろいろな金属水素化物の振動励起が調べられ、振動状態の格子サイズ,占有サイト依存性が調べられてきたが、元素によって格子の大きさや電子状態が異なるため、その統一的理解はいまだ進んでいない。一方、圧力は、構成元素を変えずにかつ格子の大きさを連続的に変えることができるため、その本質をよりクリーンに調べることができる。今回、高圧下IINSのための装置開発を行い、これまで約7倍の圧力となる21GPaまでのZrH, TiHの水素の振動励起の観測に成功した。本講演では、IINSの原理,装置開発,実験,得られた結果に関して紹介する。

Recently, the high-pressure state of metal hydrides has attracted much attention due to the discovery of superhydrides with high- near room temperature under ultra-high pressure. The vibrational state of hydrogen is important to understand the origin of high and to search for materials with higher . Incoherent Inelastic Neutron Scattering (IINS) is a powerful tool to study the vibrational excitations of hydrogen. Therefore, vibrational excitations of various metal hydrides have been investigated, but a unified understanding is still lacking due to the differences in the lattice size and electronic states. Pressure allows us to investigate the nature of the lattice more rationally because the lattice size can be changed continuously. In the present work, we have developed an apparatus for IINS under high pressure, and succeeded in observing vibrational excitations of hydrogen in ZrH and TiH up to 21 GPa. In this talk, we will introduce the principle of IINS, the experiments, and the results obtained.