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綿貫 徹; 川名 大地*; 町田 晃彦; Tsai, A. P.*
放射光, 25(3), p.176 - 183, 2012/05
高圧力を利用して中間価数状態のYb系準結晶を創り出した。これは準周期格子の各格子点上に電荷自由度を持つという新しいタイプの準周期系である。われわれは、Yb系準結晶を加圧しながら放射光X線吸収分光実験を行うことにより、準周期配列するYbが常圧の2価状態から高圧下では2価・3価の中間価数状態に変化することを実証した。Cd-Yb正20面体型準結晶においては、31.7GPaまでの加圧によりYb価数は2.33価まで増加し、そこでは準周期系の価数揺動状態が実現した。また、Yb系では価数増加が電子相関を強くすることに対応するため、さらなる価数の増加を目指してCd-Mg-Yb正20面体型準結晶を57.6GPaまで加圧したところ、Yb価数は2.71価に到達し、強相関電子系領域の価数値を示す準周期系を実現させることに成功した。
綿貫 徹; 川名 大地*; 町田 晃彦; Tsai, A. P.*
Physical Review B, 84(5), p.054207_1 - 054207_6, 2011/08
被引用回数：14 パーセンタイル：50.81(Materials Science, Multidisciplinary)Cd-Mg-Yb正20面体型準結晶を加圧することにより、中間価数準周期系を作製した。Yb-
吸収端近傍のX線吸収実験で高圧下のYb価数評価を行ったところ、Yb価数は圧力とともに増加し、常圧で2価のYbが57.6GPaでは2.71価をとることが明らかとなった。周期Yb系では2.7価付近以上で電子質量が異常に増大を見せる強相関領域であり、準結晶でも同領域に到達した系ができているものと考えられる。
綿貫 徹; 川名 大地*; 町田 晃彦; Tsai, A. P.*
Journal of the Physical Society of Japan, 80(Suppl.A), p.SA087_1 - SA087_3, 2011/07
被引用回数：6 パーセンタイル：42.81(Physics, Multidisciplinary)Yb合金系準結晶を加圧することにより、中間価数イオンが準周期配列した系が生成できることを示した。Cd-Yb準結晶及びCd-Mg-Yb準結晶のYbは常圧において2価をとるが、加圧とともにYb価数が増加し、2価と3価の中間価数状態をとることをYb吸収端近傍のX線吸収実験により明らかにした。これらの中間価数準周期系は各準周期格子点上に価数の自由度を持つという新しい系である。また、その平均価数値は圧力で制御することが可能である。
川名 大地*; 綿貫 徹; 町田 晃彦; 菖蒲 敬久; 青木 勝敏; Tsai, A. P.*
Physical Review B, 81(22), p.220202_1 - 220202_4, 2010/06
被引用回数：17 パーセンタイル：57.75(Materials Science, Multidisciplinary)Cd-Yb系準結晶を加圧することにより、準結晶の中間価数物質を実現した。この系は、各Ybサイトの価数が変動し得るという意味で、電荷自由度を持つ準周期系と言える。高圧下の価数測定は、DACを用いてYb-
端近傍のX線吸収実験(XANES)により行った。Yb価数は常圧の2価から、圧力に対してほぼ線型に増加し、最高圧の32GPaでは2.33価となった。Yb系の価数状態は、おおよそその価数値で決定される。現在の場合、価数値は最高圧においても3価からは離れており、実験の圧力範囲では価数揺動状態をとっていると考えられる。
綿貫 徹; 佐藤 卓*; Tsai, A. P.*
Journal of Physics; Conference Series, 215, p.012019_1 - 012019_4, 2010/03
被引用回数：4 パーセンタイル：81.02(Instruments & Instrumentation)Cd-Yb準結晶とその近似結晶、及び同型構造を持つCd-Eu合金について高圧下における構造安定性を調べた。放射光による回折実験をヘリウム圧力媒体を用いた静水圧条件下で40GPaまで行った結果、それらの正二十面体格子あるいはbcc格子が高圧でも安定であることが明らかとなった。周期,準周期によらず安定であったことは、それらを構成する原子クラスターの性質による、特に、その中心対称充填構造が低対称変形を阻害し、格子変形も生じなかったものと考えられる。
de Boissieu, M.*; Francoual, S.*; Minalkovi
, M.*; 柴田 薫; Baron, A. Q. R.*; Sidis, Y.*; 石政 勉*; Wu, D.*; Lograsso, T.*; Regnault, L.-P.*; et al.
Nature Materials, 6(12), p.977 - 984, 2007/12
被引用回数：44 パーセンタイル：81.25(Chemistry, Physical)局所構造及び(周期性又は準周期性)長距離秩序のそれぞれが格子振動に及ぼす影響を研究する目的でZn-Mg-Sc正20面体準結晶及びZn-Sc周期性1/1近似結晶の単結晶を用いた非弾性中性子,X-ray散乱実験を実施した。全体的な格子振動の相似性や横波分散関係に擬ギャップが共通して存在する等の定性的な相似性を別にすると、準結晶中と近似結晶中の格子振動には定量的な違いが観測された。例えば近似結晶中の格子振動の方が擬ギャップが大きくはっきりしている点である。またこれらの実験結果は精密原子構造モデルと振動型ペアポテンシャルをもとにしたシミュレーションと比較が行われよく再現されることが明らかになった。
綿貫 徹; 町田 晃彦; 池田 智宏*; 大村 彩子*; 金子 洋; 青木 勝敏; 佐藤 卓*; Tsai, A. P.*
Philosophical Magazine, 87(18-21), p.2905 - 2911, 2007/06
被引用回数：46 パーセンタイル：86.60(Materials Science, Multidisciplinary)われわれは、静水圧的高圧下での構造研究を低温領域でも可能とするため、単結晶振動写真法による低温高圧下X線回折装置を構築した。静水圧技術は微弱な変化,複雑な変化を対象としたときに効果的だが、本装置では、超格子反射や散漫散乱の観測を通じて、5-300K,常圧-50GPaの温度圧力領域で、そのような構造変化を捉えることができる。われわれは、本装置を用いて、準結晶物質群の低温高圧下における構造的性質を調べている。その結果、Cd-Yb合金の近似結晶(準結晶物質と局所構造が同一である結晶物質)において、物質内部に配列するカドミウム原子団が、圧力温度に応じて敏感に向きを変え、5種類ものパターンに及ぶ配向秩序構造を示すという著しい現象を発見した。
綿貫 徹; 町田 晃彦; 池田 智宏*; 青木 勝敏; 金子 洋; 菖蒲 敬久; 佐藤 卓*; Tsai, A. P.*
Physical Review Letters, 96(10), p.105702_1 - 105702_4, 2006/03
被引用回数：31 パーセンタイル：77.24(Physics, Multidisciplinary)Cd-Yb合金近似結晶の温度圧力平面上での相転移研究は周期系と準周期系との比較研究をするうえで重要な位置を占める。合金は原子クラスターの集合体として構成されているが、クラスター最内部のカドミウム4面体が温度圧力に応じて多様な配向秩序を見せることが明らかとなった。圧力5.2万気圧まで、温度10-300Kの間に5種類もの配向秩序相が出現した。秩序の伝播方向は、加圧すると約1万気圧で[110]方向から[111]方向へと変わり、さらに加圧し4万気圧程度で再び[110]に戻ることもわかった。一方、約1万気圧以上の圧力領域では冷却により2段階の相転移を起こすことも明らかとなった。常圧ではカドミウム4面体間に短距離的な相互作用しか働かないのに対して、1万気圧以上の高圧領域ではより遠くのカドミウム4面体間同士でも働く長距離的な相互作用が出現することによってこのような複雑な相転移が起こることが明らかとなった。
Johnson, W. R.*; Trester, P. W.*; 仙石 盛夫; 石山 新太郎; 深谷 清; 衛藤 基邦; 小田 知正*; 廣畑 優子*; 日野 友明*; Tsai, H.*
Journal of Nuclear Materials, 283-287(Part1), p.622 - 627, 2000/12
被引用回数：2 パーセンタイル：19.30(Materials Science, Multidisciplinary)低放射化材料であるバナジウム合金は核融合炉の構造材として有望であるが、水素(あるいはその同位体)を吸蔵してもろくなる(脆化)性質がある。そこで、実際のトカマク環境下ではどうなるか試験するために、約9ヶ月間JFT-2Mのダイバータ室に置いた後、機械的、化学的特性変化を調べた(300
昇温)。(GAが試料を提供し、原研・北大・ANLで分析を分担した。)9ヶ月の間約200回のダイバータ放電を行ったが、もともとあった水素は半減し、燃料ガスである重水素は1.3ppm程度しか吸蔵されなかった。これは表面に酸化物/炭化物が生成されたためと考えられる。その結果、機械的特性はほとんど変化せず、心配された水素脆化は見られなかった。
綿貫 徹; 町田 晃彦; 川名 大地; Tsai, A. P.*
no journal, ,
最近われわれは、Cd-Yb合金準結晶を加圧すると、準周期配列するYbイオンの価数を変化させることができることを見いだした。圧力下での2価と3価との中間価数状態の構造的性質を理解するために、まず、近似結晶について放射光X線回折実験により調べたところ、約12GPaで3倍周期構造が、約20GPaで4倍周期構造が現われるといった逐次相転移を示すことが明らかとなった。
川名 大地; 綿貫 徹; 町田 晃彦; 菖蒲 敬久; 青木 勝敏; Tsai, A. P.*
no journal, ,
正二十面体対称Cd-Yb合金系準結晶について、X線吸収端微細構造(XANES)測定によりYbの価数の圧力依存性を調べた。ダイヤモンドアンビルセルの中の70
m程度の微小な試料から測定を行うため、SPring-8において既設の高圧X線回折装置からXANESスペクトルが得ることができるように測定システムを整備した。測定の結果、Ybの平均価数は常圧の2価から30GPaで約2.3価まで増大することがわかった。このことは圧力中ではYbが2価と3価とが混合した状態になっていることを意味しており、希土類サイトが準周期配列をとる系においても価数揺動状態が実現していることを強く示している。
綿貫 徹; 町田 晃彦; 川名 大地; 青木 勝敏; Tsai, A. P.*
no journal, ,
Cd-Yb合金は準結晶を形成するとともに同一の原子クラスターで構成される近似結晶も形成する。この近似結晶の性質を理解することは準結晶の理解のステップとして重要である。われわれは、この近似結晶が低温高圧で原子クラスター配向に関して多彩な秩序状態相が現われることを明らかにしてきたが、今回はより高圧領域でどのような相転移系列が現われるかを調べたところ、加圧に伴い、12GPaで3倍周期相が、20GPaで4倍周期相が現われるといった逐次相転移を起こすことを明らかにした。これらの相は従来の低温高圧相とは異なる新しい相である。
川名 大地; 綿貫 徹; 町田 晃彦; 青木 勝敏; Tsai, A. P.*
no journal, ,
Cd-Yb正20面体型準結晶とその近似結晶Cd
Ybにおいて、室温高圧下でのYbの価数をX線吸収スペクトル測定から調べた。両物質とも、価数が常圧の2価から30GPaで約2.3価まで増大する結果を得た。これはYbが準周期配列をとる場合でも中間価数状態が実現されることを直接的に示している。さらに、価数の体積に対する振る舞いが両者でよく似ており、高圧領域ではほとんど線形であることから、近似結晶での価数状態に基づいた考察により、これまでに見つかっていない準周期系での価数揺動の可能性を示した。
川名 大地; 綿貫 徹; 町田 晃彦; 青木 勝敏; Tsai, A. P.*
no journal, ,
Cd-Yb合金系準結晶は圧力を加えることでYbの価数が増大し中間価数状態となる。この中間価数状態は、価数の変化のふるまいから準周期系で初めての価数揺動の可能性を強く示唆している。一方でこの準周期系価数揺動をより詳細に調べるためには、同じ圧力でもより大きな価数の変化が得られる物質系の探索が必須である。今回、Cd-サイトの一部を、より圧縮率の大きいMgで置換したCd-Mg-Yb三元準結晶について、価数の圧力依存性を調べた。その結果、価数は常圧の2価から29GPaで2.47価に達することがわかった。この価数の増大率はCd-Yb系のそれより5割ほど大きくなっており、圧縮率の大きい元素へ置換することで、価数の圧力に対する変化がより大きくなることを実験的に明らかにした。
川名 大地; 綿貫 徹; 町田 晃彦; 青木 勝敏; Tsai, A. P.*
no journal, ,
Cd-Yb合金系準結晶の1/1近似結晶CdYbは、準結晶と共通の正二十面体対称のクラスター構造を持つ体心立方格子結晶である。この近似結晶についてX線吸収端微細構造(XANES)測定を行い、室温高圧下でのYbの平均価数の圧力依存性を調べた。既に行った準結晶での測定結果と同様に、常圧での2価から圧力を加えるに従って増大し、30GPaでは約2.3価に達する。準結晶と近似結晶とで圧力が近いスペクトル同士で比較すると、ピーク部分の構造はよく一致しており、両物質でのYb価数の圧力に対する変化の振る舞いがよく似ていることを示している。このことから、構造の対称性によるサイトの種類より、原子サイズの効果がYb価数状態を特徴づける主要なパラメータであると考えられる。
綿貫 徹; 町田 晃彦; 青木 勝敏; 大村 彩子*; 佐藤 卓*; Tsai, A. P.*
no journal, ,
準結晶は、規則的配列でありながら結晶のような周期性を持たないという準周期格子で構成された物質である。この特異な構造がもたらす物理的性質の理解には相転移現象の研究が重要となる。しかし、その事例は僅少であり、新たな相転移事例の発見が望まれている。そのような状況で、今回われわれは、Cd-Yb合金系正二十面体型準結晶において、低温高圧下で準結晶格子点上に配列する4面体型Cd原子団の向きが特定方向に揃うことを示す結果を放射光X線回折実験によって得た。この配向秩序化相転移を示す結果は、われわれが先立って行った低温高圧下におけるCd-Yb合金系近似結晶の配向秩序に関する研究成果をもとに予測をたて、見いだしたものである。
綿貫 徹; 町田 晃彦; 川名 大地; Tsai, A. P.*
no journal, ,
最近、われわれは、Cd-Yb準結晶及び近似結晶を加圧するとYbイオンが2価と3価の中間価数状態をとることを明らかにした。価数揺動状態と考えられるこの結果は、高圧下では価数変化の自由度が新たに加わったことを示している。また、Cd4面体配向の自由度と合わせると、2つの異なるタイプの自由度が準周期及び周期系に埋め込まれた系が実現しているということができる。Ybイオンの平均価数は加圧とともに増大するが、それによってどのような構造変化を起こすかをX線回折実験により調べた。特に今回は、価数の不均一の有無を捉えやすいように、Ybイオンサイトがすべて結晶学的等価である1/1近似結晶に着目して実験を行った。その結果、無秩序相であるBCC相を加圧すると、約12GPaで3倍周期相が現れ、さらに加圧すると、約20GPaで4倍周期相が出現するといった逐次相転移が観測された。
綿貫 徹; 川名 大地; 町田 晃彦; Tsai, A. P.*
no journal, ,
Yb-Cd 1/1近似結晶は4面体状Cd原子団の配向自由度を持つ系であり、また、高圧下でYbイオンが価数揺動状態をとるという特徴を併せ持つ。この物質を加圧・冷却すると、さまざまなCd4面体配向秩序相が現れる。その中で、5GPa以上の3つの高圧相において、構造秩序が系統的な変化を起こすことが明らかとなった。これらは、一つの主軸方向については、共通して倍周期で位相反転する相関を持つ。その一方で、直交するもう一つの主軸方向については、構造秩序の周期長が2倍,3倍,4倍と順々に長くなり、また、配向の位相相関はサイン波型から徐々に高調波が含まれるようになる。このように圧力で次第に変化していく傾向は、秩序相内の変化においても見られ、例えば、3倍周期をとる相においては、秩序化度合いを示す超格子反射強度は、17GPaで極大値をとるような、圧力に対して常に変動する挙動を示す。このような、秩序構造の系統的変化は、価数揺動状態のYbイオンにおいて、価数が圧力とともに連続的に変動し、その平均イオン半径が連続的に減少するために起こると考えられる。
綿貫 徹; 川名 大地; 町田 晃彦; Tsai, A. P.*
no journal, ,
最近われわれはCd-Yb準結晶を加圧すると準周期配列するYbイオンを中間価数状態にすることができ、またその価数を圧力によって制御できることを見いだした。本研究ではより価数変化の圧力効果がより高い準結晶を見いだすことを目指して、Cd-Mg-Yb準結晶の価数の圧力依存性をYb吸収端のX線吸収実験で測定した。その結果、倍程度と大幅な効率の上昇が見られた。理由の一つには、Cd-Mg-Yb準結晶がより圧縮性が高いことが挙げられる。
川名 大地; 綿貫 徹; 町田 晃彦; 青木 勝敏; Tsai, A. P.*
no journal, ,
圧力下でYbの価数が増大し中間価数状態となるCd-Yb準結晶について、4f電子状態がどのように変化しうるのかについて考察する。価数の圧力依存性が近似結晶CdYbのそれとほぼ一致するというわれわれの測定結果と、Yb-サイトを局所構造の立場で考えたときに準結晶が2種類であるのに対して近似結晶がこのうちの正二十面体を形成する1種類のみであるという事実をもとに、準結晶中のどのYb-サイトについても価数がほとんど同じであると結論した。このことは、4f電子状態について従来のYb-系結晶化合物と同様に扱うことができ、結果としてCd-Yb準結晶の高圧下では準周期系価数揺動状態が実現していることを示唆している。
