Structural relaxation in complex monatomic or binary liquids by means of coherent QENS, mode distribution analysis and van hove function analysis

コヒーレント中性子準弾性散乱、モード分布解析、Van Hove関数解析による複雑な単元素液体および二元液体における構造緩和

川北 至信  ; 菊地 龍弥*  

Kawakita, Yukinobu; Kikuchi, Tatsuya*

Ge、Si、Sn、Pb、Zn、Cd、Hg、Ga、Bi等の単元素液体金属は剛体球モデルとはかけ離れた複雑な構造を示す。それらの構造因子S(Q)は、非対称であったり肩構造を持つ第一ピークを有している。また単純なカチオン、アニオンの二元素系から成る溶融塩の中で、固相で超イオン伝導体であるAgIやCuIはカチオンとアニオンの運動が非対称である特異なイオンダイナミクスを液体相で示す。そのような液体の複雑性を理解するために、コヒーレント(構造可干渉性)な中性子準弾性散乱(QENS)は、測定スペクトルにすべての対相関の時間発展の情報を含んでいるので、非常に有効な手段である。この発表では、超イオン伝導メルトCuIと複雑液体金属Biに関して、モード分布解析およびVan Hove関数解析を通じたアプローチによる結果を紹介する。

Elemental liquid metals such as Ge, Si, Sn, Pb, Zn, Cd, Hg, Ga and Bi show complex structure far from the hard sphere (HS) packing model. Most of them have structural anomaly that an asymmetric-shaped first peak or even a shoulder aside of the first peak exists in structure factor S(Q). Among molten salts with simple cation and anion binary constituents, AgI and CuI which have superionic solid phase have peculiar ionic dynamics in their liquid phase where cation and anion motions are asymmetric. To understand such complex features of these liquids, coherent quasi-elastic neutron scattering (QENS) is very useful tool because it involves information on time evolution of all pair correlations. Properly analyzing coherent QENS leads us to fully understanding of interatomic interactions. In this presentation, we introduce the results of superionic melt CuI and complex liquid metal Bi by the mode distribution analysis (MDA) and the approach through Van Hove function.