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Yagafarov, O.; 片山 芳則; Brazhkin, V. V.*; Lyapin, A. G.*; 齋藤 寛之
High Pressure Research, 33(1), p.191 - 195, 2013/01
被引用回数：5 パーセンタイル：36.87(Physics, Multidisciplinary)The structure of liquid gallium has been studied along the melting curve from 0.64 GPa to 5.6 GPa by the energy dispersive X-ray diffraction technique, followed by modeling of the experimental data by the reverse Monte-Carlo (RMC) method. Analysis of the structure factor 
and the radial distribution function 
shows that anisotropic local structure of liquid Ga deviates from that of a simple hard-sphere-like liquid metal structure. Its contraction is non-uniform, and the local structure changes with increasing pressure. Analysis of the radial distribution function by a distorted-crystalline model shows that at lower pressures liquid consists of two species similar to the solid Ga I and Ga II structures. The fraction of Ga I-like part is about 
at 0.64 GPa, and it gradually decreases under pressure to zero at approximately 
GPa.
Yagafarov, O.; 片山 芳則; Brazhkin, V. V.*; Lyapin, A. G.*; 齋藤 寛之
Physical Review B, 86(17), p.174103_1 - 174103_9, 2012/11
被引用回数：33 パーセンタイル：74.71(Materials Science, Multidisciplinary)The structure of liquid gallium has been studied along the melting curve from 0.64 GPa to 5.6 GPa by the energy dispersive X-ray diffraction technique with subsequent modeling of experimental data by the reverse Monte Carlo (RMC) method. Analysis of the structure factor 
and radial distribution function 
shows that anisotropic local structure of liquid Ga deviates from the simple hard-sphere-like liquid metal-like. Whereas the 3rd and 4th coordination shell positions and the reverse 1st maximum of demonstrate pressure dependencies close to a uniform compression scaled by the (
)
volume relation, the positions of the 1st (especially) and 2nd coordination spheres have more flat pressure dependencies. At the same time, the first and second coordination numbers increase: the first coordination number starts from 10-10.5 and increases by 
5% in the studied pressure interval. This indicates that liquid gallium contraction is non-uniform and the local structure changes with pressure increase. Analysis of the radial distribution function by a distorted-crystalline model shows that at lower pressures liquid consists of two species similar to the solid GaI and GaII structures. The fraction of GaI-like part is about 0.2
0.05 at 0.64 GPa and gradually decrease under pressure to zero at estimated 7.50.5 GPa.
O
glassBrazhkin, V. V.*; Akola, J.*; 片山 芳則; 小原 真司*; Kondrin, M. V.*; Lyapin, A. G.*; Lyapin, S. G.*; Tricot, G.*; Yagafarov, O.
Journal of Materials Chemistry, 21(28), p.10442 - 10447, 2011/07
被引用回数：20 パーセンタイル：50.26(Chemistry, Physical)POは高い吸湿性を持つ典型的なガラス形成酸化物である。われわれは超高圧下でPO融体を急冷することで、通常よりも12%も高い密度を持つガラスを作ることに成功した。このガラスは吸湿性が少なく、数週間空気中で安定である。この新しい形態のガラスの構造解析によって、ガラス中のナノ空孔の体積が減少していることが明らかになった。
Yagafarov, O.; 片山 芳則; Brazhkin, V. V.*; Lyapin, A. G.*; 齋藤 寛之
no journal, ,
Study of gallium structure over a wide pressure- temperature range is of significant fundamental interest. Due to co-action of metallic and covalent characters of bonding gallium is known as a highly polymorphic metal showing uncommon physical properties even at ambient conditions. There have been many experimental and theoretical studies of gallium. However, accurate experimental studies of gallium melt under compression are still challenged by the difficulties of the high-pressure measurements. We present detailed in-situ X-ray diffraction study of gallium melt along the melting curve up to 5.6 GPa at 300-393 K.
Yagafarov, O.; 片山 芳則; Brazhkin, V. V.*; Lyapin, A. G.*; 齋藤 寛之
no journal, ,
We present an energy dispersive X-ray diffraction study of gallium melt in a wide 
-
range (up to 8.5 GPa, 800 K), combined with the reverse Monte Carlo (RMC) modeling. Analysis of the experimental and data shows that anisotropic local structure of liquid Ga deviates from that of a simple hard-sphere-like liquid metal structure. Our data suggests a gradual change of gallium melt to simple hard-sphere-like liquid metal at 
15 GPa. Analysis of the RMC modeled atomic configurations supports the view that the liquid gallium structure approaches a simple-liquid-like structure. Analysis of the radial distribution function by a distorted-crystalline model shows that at lower pressures liquid can be described as consisting of two species similar to the solid Ga I and Ga II structures. The fraction of Ga I-like part is about at 0.64 GPa, it gradually decreases under pressure to zero at GPa.
Yagafarov, O.; 片山 芳則; Brazhkin, V. V.*; Lyapin, A. G.*; 齋藤 寛之
no journal, ,
ガリウムは常温常圧でGaが基本となった特異な結晶構造を持つ。また温度や圧力の変化で多様な相転移を起こす。液体状態でも剛体球で近似されるような単純な液体の構造で完全に表すことはできない。本研究では、最新の測定技術及びデータ解析手法、より信頼性の高い密度データ、微結晶モデルやリバースモンテカルロ法などの解析手法を用いることで、液体ガリウムの高温高圧下での構造変化の詳細を調べた。SPring-8の原子力機構ビームラインBL14B1に設置されたキュービック型マルチアンビル装置を用いた白色X線回折法により、5.6GPaまでの融点直上及び約4.3GPaでの温度変化の測定を行った。融点直上の測定からは、加圧によってより単純な液体の構造へ近づいていく様子が、配位数の増加、高圧結晶相に類似した構造への接近などの点から明らかになった。
服部 高典; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 佐野 亜沙美; 齋藤 寛之; 千葉 文野*; 稲村 泰弘; 鈴谷 賢太郎; 大友 季哉*
no journal, ,
石英ガラスはSiO
四面体を構成ユニットとしたガラスである。SiO四面体で多員環(中距離秩序)をつくっているため構造中に隙間が多く、加圧により密度の顕著な増加が見られる。常温下で約8GPaまで加圧すると、中距離構造に変化を起こし、密度が約20%増加する。この常温下での加圧では、構造緩和が起きないために、脱圧後、密度が元に戻る。一方、高圧下で加熱すると構造緩和が起き、回収後も高密度状態が保たれ、通常のガラスに比べ最大で20%ほど密度の高いガラスが得られる(永久高密度化)。この永久高密度化の微視的機構に関して、これまでいろいろ調べられてきたが、その微視的機構に関して、いまだよく分かっていない。今回、それを明らかにするために、最近J-PARCに建設した「超高圧中性子回折装置PLANET」を用いて中性子その場観察を行った。永久高密度化ガラスと、永久でない高密度化ガラスの構造の比較を行い、何が構造変化の不可逆性を決定しているかを議論した。
服部 高典; 佐野 亜沙美; 稲村 泰弘; 舟越 賢一*; 阿部 淳*; 町田 真一*; 岡崎 伸生*; 片山 芳則; Yagafarov, O.*; 千葉 文野*
no journal, ,
石英ガラスはSiO四面体を構成ユニットとしたガラスである。SiO四面体で多員環(中距離秩序)をつくっているため構造中に隙間が多く、加圧により密度の顕著な増加が見られる。常温下で約8GPaまで加圧すると、中距離構造に変化を起こし、密度が約20%増加する。この常温下での加圧では、構造緩和が起きないために、脱圧後、密度が元に戻る。一方、高圧下で加熱すると構造緩和が起き、回収後も高密度状態が保たれ、通常のガラスに比べ最大で20%ほど密度の高いガラスが得られる(永久高密度化)。この永久高密度化の微視的機構に関して、これまでいろいろ調べられてきたが、その微視的機構に関して、いまだよく分かっていない。今回、それを明らかにするために、最近J-PARCに建設した「超高圧中性子回折装置PLANET」を用いて中性子その場観察を行った。当日は、永久高密度化ガラスと、永久でない高密度化ガラスの構造の比較を行い、何が構造変化の不可逆性を決定しているかを議論する。
服部 高典; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 佐野 亜沙美; 齋藤 寛之; 千葉 文野*; 稲村 泰弘; 鈴谷 賢太郎; 大友 季哉*
no journal, ,
石英ガラスは常温下で約8GPaまで加圧すると、中距離構造に変化を起こし、密度が約20%増加する。この常温下での加圧では、構造緩和が起きないために、脱圧後、密度が元に戻る。一方、高圧下で加熱すると構造緩和が起き、回収後も高密度状態が保たれ、通常のガラスに比べ最大で20%ほど密度の高いガラスが得られる(永久高密度化)。この永久高密度化の微視的機構に関して、これまでいろいろ調べられてきたが、その微視的機構に関して、いまだよく分かっていない。今回、それを明らかにするために、最近J-PARCに建設した「超高圧中性子回折装置PLANET」を用いて中性子その場観察を行った。実験には、高圧中性子回折実験用に新たに開発した6軸6ラム型高圧プレス「圧姫」(最大荷重500トン/軸)を用いた。4.7mm
6.7Hの試料に関して、約10GPaまでの室温高圧実験、及び約5.5GPa, 400
Cまでの高温高圧実験を行った。PLANETを用いることで、試料容器の散乱を含まないクリアーなデータを広い波数領域(Q=0.8-25
)にわたり得ることができた。
の構造相転移町田 晃彦; 綿貫 徹; 服部 高典; 佐野 亜沙美; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 青木 勝敏; 大下 英敏*; 池田 一貴*; 大友 季哉*
no journal, ,
六方晶構造の希土類金属3水素化物は高圧力下で立方晶構造になることが知られている。その相転移は単純ではなく、長周期構造が出現することがYHで我々の研究によって観測されている。この長周期構造はhcp型(ab)とfcc型(abc)の金属格子面の積層が周期的に配列した構造で、圧力によってその積層シーケンスが変化する。ラマン散乱では長周期構造で八面体サイトの水素に起因する振動モードのソフト化や非常にブロードな格子間水素の振動モードが観測されている。長周期構造中での水素位置がどのようになっているか興味が持たれる。理論的なアプローチもされているが、実験と一致はしていない。そこでTbD
の高圧下X線回折と中性子回折実験を実施し、格子間水素位置の変化の観測を試みたのでその結果を報告する。
服部 高典; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 千葉 文野*; 佐野 亜沙美; 稲村 泰弘; 大友 季哉*; 舟越 賢一*; 阿部 淳*; 町田 真一*
no journal, ,
石英ガラスはお互いにつながったSiO四面体で構成され多員環構造を作っている。そのため構造中に空隙が多く、高圧下で顕著な高密度化が起こる。約8GPaの加圧で、中距離構造を変化させることで最大20%もの高密度化が起こることが知られている。減圧することにより高密度化は解消され元の密度に戻るが、高温下でアニールすると構造緩和が起き、高密度状態が常圧下まで保持されることが知られている。この機構に関して、これまで調べられてきたが、よく分かっていない。この機構を調べる為には、その場中性子回折実験が必要不可欠である。本研究では、約17GPaまでの構造変化を、10GPaまでは6軸型プレス、17GPaをパリ・エジンバラプレスを用いて調べた。入射スリット及び受光ラジアルコリメータにより、高圧セルからのピークの混入のないきれいな回折パターンを得ることができた。本発表では、常温下の構造緩和の無い場合と、高温下の構造緩和がある場合の高密度化に関して議論する。
片山 芳則; Yagafarov, O.; 服部 高典; 鈴谷 賢太郎; 稲村 泰弘; 千葉 文野*; 大友 季哉*; Temleitner, L.*; 小原 真司*
no journal, ,
現在J-PARC/MLFで建設が進められている高圧中性子ビームラインを用いることによって、水をはじめとする液体や非晶質固体の構造解析を行うことを目指している。本発表では、高温高圧下の水についての放射光X線回折実験を用いた研究や、X線と中性子のデータを用いたリバースモンテカルロ法による永久高密度化した石英ガラスの構造モデルの作成など、高圧中性子実験に向けた研究について紹介する。
片山 芳則; Yagafarov, O.; 池田 隆司; 齋藤 寛之; 青木 勝敏; 服部 高典; 福井 宏之*; 丹下 慶範*; 舟越 賢一*
no journal, ,
常圧での水は特異な性質を示すが、これらは水素結合によるネットワーク構造と関係している。われわれは水の構造の圧力変化を調べるために、X線回折実験をSPring-8の放射光とマルチアンビル型プレスを組合せて20GPaの圧力まで行った。これによって、融点直上では、約4GPaまで水分子間の距離はほとんど変わらず、分子の配位数が急速に増加することがわかった。一方、高密度水の第一原理動力学シミュレーション結果から、水の構造変化には温度が重要であることが示されたため、比較的低圧で、温度を変化させたX線回折実験を行った。その結果は、温度によって水素結合液体から単純な液体への構造変化が起きることを支持するものであった。
片山 芳則; 服部 高典; Yagafarov, O.*; 齋藤 寛之; 佐野 亜沙美; 鈴谷 賢太郎; 千葉 文野*
no journal, ,
J-PARC/MLFに建設された超高圧回折計PLANETのターゲットの一つに非晶質や液体の高圧での構造変化の研究がある。PLANETを用いた初めての測定として、典型的なガラスである石英ガラスの測定を行った。強度補正用にセルに入れたバナジウム及び空セルの測定も行った。加圧には6軸プレスを用い、アンビルは10mm及び7mm角、圧媒体はジルコニアを用いた。石英試料は直径4.6mm、高さ6.7mmの円柱状のものを用い、入射ビームは横2.5mm、高さ4.5mmと試料サイズよりも小さく絞った。測定圧力は約2.3, 5.5, 7.5, 9.9GPaである。ラジアルコリメーターの利用により、ジルコニアの回折線の混入がないきれいなガラスのパターンが測定された。次に重水の測定を試みた。重水は内径4.8mm、試料高さ2.5mmのTiZr製のカプセルに封入した。約0.8GPaで室温、100
C及び200Cの測定を行ったところ、顕著な温度変化が観測された。今後の解析によって、常温での水素結合による氷に似た秩序が温度上昇によって変化する様子が明らかになると期待される。
片山 芳則; 服部 高典; 齋藤 寛之; 佐野 亜沙美; 鈴谷 賢太郎; Yagafarov, O.*; 千葉 文野*; 大友 季哉*
no journal, ,
常温常圧の水は、分子間の水素結合によって氷に似た特異な構造を持つ。我々は、水の構造が温度や圧力によってどう変化するか調べるため、SPring-8の放射光を用いた高温高圧その場観察実験と分子動力学シミュレーションを行ってきた。その結果、高温高圧下では、特異な構造が消失し、単純な分子性液体の構造へと近づいていくことが明らかになった。水素結合の変化を調べるためには、水素の観測ができる中性子実験は大きな意義を持つ。J-PARC/MLFに建設された超高圧中性子回折装置PLANETを用いて、重水の測定を圧力0.8GPaで、温度を室温, 100度, 200度と変化させて行った。圧媒体などからの回折線の混入がないきれいな回折パターンの測定に成功した。回折パターンは顕著な温度変化を示した。
片山 芳則; 服部 高典; Yagafarov, O.*; 齋藤 寛之; 佐野 亜沙美; 鈴谷 賢太郎; 千葉 文野*; 大友 季哉*
no journal, ,
常温常圧の水は、分子間の水素結合によって氷に似た特異な構造を持つ。我々は、水の構造が温度や圧力によってどう変化するか調べるため、SPring-8の高温高圧その場観察放射光X線回折実験と分子動力学シミュレーションを行ってきた。その結果、高温高圧下では、特異な構造が消失し、単純な分子性液体の構造へと近づいていくことが明らかになった。水素結合の変化を調べるためには、水素の観測ができる中性子実験は大きな意義を持つ。J-PARC/MLFの超高圧中性子回折装置PLANETを用いて、重水の測定を圧力約2GPa、温度100度, 200度で行った。回折パターンの第一ピークは前回の0.8GPaでの測定と同様に、温度上昇によって幅が広くなる顕著な変化を示した。
服部 高典; Yagafarov, O.*; 片山 芳則; 佐野 亜沙美; 稲村 泰弘
no journal, ,
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。
ガラスの高温高圧下での相転移/緩和の検証服部 高典; 佐野 亜沙美; 稲村 泰弘; Yagafarov, O.*; 片山 芳則*; 千葉 文野*; 大友 季哉*; 舟越 賢一*; 阿部 淳*; 町田 真一*; et al.
no journal, ,
石英ガラスはSiO
四面体を構成ユニットとした非晶質固体である。四面体が互いに頂点共有し、多員環(中距離秩序)をつくっているため構造中に隙間が多く、加圧により顕著な密度の増加が見られる。常温下で約8GPaまで加圧すると、中距離構造が変化し、密度が約20%増加する。常温下では、構造緩和が起きないために、脱圧後、密度が元に戻るが、高圧下で加熱すると構造緩和が起き、常圧下に回収した後も高密度状態が保たれる(永久高密度化)。本研究ではこれらの高密度化の微視的機構を調べるために、J-PARC高圧ビームラインPLANETにて、約17GPaまでの室温高圧、及び約10GPaまでの高温高圧下の中性子回折実験を行った。得られたS(Q)と、過去の高圧X線回折で得られているS(Q)を用いて、リバースモンテカルロシミュレーションを行い、原子の3次元配列モデルを導出した。本講演では、得られた構造モデルを基に、高圧常温及び高圧高温下における高密度化機構及びその違いに関して議論する。
ガラスの高温高圧下での相転移/緩和の検証服部 高典; Yagafarov, O.*; 片山 芳則*; 千葉 文野*; 佐野 亜沙美; 稲村 泰弘; 大友 季哉*; 町田 真一*; 阿部 淳*; 舟越 賢一*; et al.
no journal, ,
石英ガラスはSiO四面体を構成ユニットとした非晶質固体である。四面体が互いに頂点共有し、多員環(中距離秩序)をつくっているため構造中に隙間が多く、加圧により顕著な密度の増加が見られる。常温下で約8GPaまで加圧すると、中距離構造が変化し、密度が約20%増加する。常温下では、構造緩和が起きないために、脱圧後、密度が元に戻るが、高圧下で加熱すると構造緩和が起き、常圧下に回収した後も高密度状態が保たれる(永久高密度化)。本研究ではこれらの高密度化の微視的機構を調べるために、J-PARC高圧ビームラインPLANETにて、約17GPaまでの室温高圧、及び約10GPaまでの高温高圧下の中性子回折実験を行った。得られたS(Q)と、過去の高圧X線回折で得られているS(Q)を用いて、リバースモンテカルロシミュレーションを行い、原子の3次元配列モデルを導出した。本講演では、得られた構造モデルを基に、高圧常温及び高圧高温下における高密度化機構及びその違いに関して議論する。
片山 芳則; Yagafarov, O.; 町田 晃彦; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 小松 一生*; 大友 季哉*
no journal, ,
数GPaまでの高圧下でのガラスの中性子回折の可能性をテストするために、大強度陽子加速器施設J-PARCの高強度全散乱装置NOVAを用いて、パリーエジンバラ型高圧装置の中の石英ガラス試料の測定を常温常圧の条件で測定した。試料はレンズの形をしており、直径6mm,厚さ4.4mmである。この試料を二つのタングステンカーバイド製のアンビルとTiZr製のリング状のガスケットが取り囲んでいる。入射中性子ビームはアンビルを通り、散乱ビームはガスケットを通る。測定時間は約20時間である。バナジウムの試料と空のガスケットもリファレンスとして測定された。波数の関数としての強度には明瞭な振動が観測され、ガラスの測定が可能であることが確かめられた。
