Quasielastic neutron scattering probing H dynamics in the H conductors LaHO

中性子準弾性散乱によるヒドリド伝導体LaHOのヒドリドダイナミクスの解明

玉造 博夢   ; 福井 慧賀*; 飯村 壮史*; 本田 孝志*; 多田 朋史*; 村上 洋一*; 山浦 淳一*; 倉本 義夫*; 佐賀山 基*; 山田 武*; 松浦 直人*; 柴田 薫  ; 古府 麻衣子   ; 川北 至信  ; 池田 一貴*; 大友 季哉; 細野 秀雄*

Tamatsukuri, Hiromu; Fukui, Keiga*; Iimura, Soshi*; Honda, Takashi*; Tada, Tomofumi*; Murakami, Yoichi*; Yamaura, Junichi*; Kuramoto, Yoshio*; Sagayama, Hajime*; Yamada, Takeshi*; Matsuura, Masato*; Shibata, Kaoru; Kofu, Maiko; Kawakita, Yukinobu; Ikeda, Kazutaka*; Otomo, Toshiya; Hosono, Hideo*

ヒドリド(H)伝導体LaHOは、既報のH伝導体に比べても非常に高いH伝導度を示す。本研究では、この物質の高H伝導度の起源を解明するために、中性子準弾性散乱実験を行った。その結果、本物質中の2種類のHダイナミクスの特定に成功した。この2種類のHダイナミクスは、素過程として再隣接サイト間のジャンプを共有しており、またH濃度が高いほど活発になることが判明した。これらの結果から、本系の高H伝導度はイオンの協奏的伝導によるものである可能性を議論する。

A series of oxyhydrides LaHO exhibits characteristic high H conductivity. In this study, we performed the incoherent quasielastic neutron scattering measurements to investigate H dynamics in LaHO. We successfully identify two kinds of microscopic H dynamics in the end member LaH; the jump diffusion and the localized back and forth jump between neighboring tetrahedral and octahedral sites. These dynamics have the common elementary jump process between the Tet and adjacent Oct sites, and become more conspicuous with increasing a concentration of H. Based on these results, we discuss that the origin of the high H conductivity in this system is explained by a so-called concerted migration model.