配列ナノ空間物質の中性子散乱による研究

金子 耕士; 松田 達磨; 石川 喜久*; 木村 宏之*; 野田 幸男; 門馬 綱一*; 泉 富士夫*

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大きなカゴというナノ空間を有する化合物において、カゴに内包される原子が置かれる特殊な環境により、優れた熱電性能や超伝導など、基礎・応用の両面において魅力的な特性が発現する。カゴの内部構造や、内包原子の運動と物性との相関について明らかにするため、中性子散乱実験を行った。配列ナノ空間を有する物質として、充填スクッテルダイトに着目した。同程度のカゴサイズを有する3つの化合物について単結晶中性子回折実験を行い、振動を反映した原子核密度分布を明らかにした。スクッテルダイトについて、内包イオンの異なるPrOsSbとNdOsSbではほぼ同様の核密度分布が得られたのに対し、PrRuSbでは分布の形状が大きく異なることを明らかにした。この結果は、物性を支配する原子の振動状態が、単にカゴの大きさだけで決まるのではなく、カゴを構成する電子状態と強い相関を持つことを示している。