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服部 高典; 有馬 寛; 佐野 亜沙美; 内海 渉; 井上 徹*; 鍵 裕之*; 八木 健彦*
no journal, ,
PLANETは、大強度陽子加速器施設J-PARCのパルス中性子施設に建設されている新しいビームラインである。このビームラインは、中性子が水素に敏感であるという特徴を用い、中性子実験によって地球及び惑星内部の水が及ぼすダイナミックスに対する影響を調べる装置である。その主たる特徴は、最大荷重1軸あたり500トンを持つ6軸型マルチアンビルプレスを搭載し、30GPa, 2000Kという高温高圧を発生させ、地球内部上部マントル条件を地上に作り出して物質の状態を調べることができることである。最新の中性子回折,イメージングの手法を用いて、高温高圧条件下にある物質の微視的,巨視的な状態をその場観察することが可能となっている。2008年から建設を開始し、分光器室内の機器に関して既にインストールを終えた。また検出器架台,高圧プレス等分光器室内に入れる機器に関しても既に製作を終え、1月にインストールする予定である。また、2011年3月7日に初ビームを受け入れ、11日の祝賀会の最中に大震災を迎えた。現状と今後のスケジュールに関しても紹介する。
の結晶構造と価数の変化松岡 岳洋*; 清水 克哉*; 藤久 裕司*; 平尾 直久*; 大石 泰生*; 依田 芳卓*; 三井 隆也; 増田 亮; 町田 晃彦; 青木 勝敏; et al.
no journal, ,
3価の希土類金属の2水素化物は
相(fcc構造)、3水素化物は相もしくは
相(hcp構造)を形成する。圧力下ではhcp
fcc構造相転移が起こることが知られている。一方、ユウロピウム(Eu)は 常圧で2価であることを反映して、斜方晶の2水素化物(EuH
, Pnma)を形成するが、高温水素環境下においても相,相は形成されず、希土類金属水素化物の中では例外と考えられてきた。われわれは前回、EuHをH媒体中で加圧したときに出現するEuHのEu価数を明らかにする目的で、高圧下メスバウアー分光測定を行い2価から3価への価数転移を観測したので報告する。
岡田 卓*; 八木 健彦*; 青木 勝敏; Eremets, M.*; Trojan, I.*
no journal, ,
氷は、氷惑星・氷衛星内部の主要な構成物質である。氷はプロトンをキャリアとした固体電解質と見做せることから、これらの星が内部磁場を持つ場合、電磁流体として機能する物質の第一候補として挙げられる。本研究では、約2
60GPaで安定な氷VII相及びVIIIのプロトン伝導率の圧力・温度変化を交流インピーダンス法で直接測定したので報告する。
glass study by RMC simulation using X-ray and neutron diffraction dataYagafarov, O.; 小原 伸司*; Temleitner, L.*; 稲村 泰弘; 片山 芳則
no journal, ,
Vitreous silica has been subject of interest and intensive research for a long time due to its both fundamental and applied importance. One of the most intriguing topics is its permanent densification mechanism under pressure (above 10 GPa at room temperature). Here we present study of previously measured X-ray and neutron diffraction data on normal and densified silica glass by means of the Reverse Monte Carlo (RMC) method.
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.
齋藤 寛之; 町田 晃彦; 片山 芳則; 青木 勝敏
no journal, ,
高温高圧下におけるアルミニウム水素化反応の機構解明研究を行っている。発表者らはアルミニウムの水素化反応過程において、金属アルミニウムが水素化反応に先立って微細化する現象を見いだした。このアルミニウム微細化反応について温度圧力を変えて反応条件を調べた結果について報告する。
の高温高圧相関係遠藤 成輝; 齋藤 寛之; 町田 晃彦; 片山 芳則; 青木 勝敏
no journal, ,
これまで詳細に明らかではなかったTiHの高温高圧相関係と状態方程式を放射光その場観察測定装置を用いて決定することに成功した。
立岩 尚之; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; Fisk, Z.
no journal, ,
ウラン5f電子系化合物の高圧研究を行っている。ウラン化合物の磁気転移温度の圧力依存はセリウム化合物4f電子系と比較して典型例は存在しない。圧力を加えると、一次転移が誘起され、基底状態が変化する。本講演では私達の高圧実験装置を最初に紹介する。ダイヤモンドアンビル型圧力セルを始めとして私達が最近進める高圧発生装置を概観する。さらにこれらの装置を用いて行った、ウラン反強磁性化合物やウランカルコゲナイド化合物の高圧研究を中心に研究成果を発表する。
立岩 尚之; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦; Fisk, Z.
no journal, ,
これまで、圧力セルとSQUID磁束計を組合せた高圧下磁化測定の試みは多く報告されてきた。もっとも、汎用化されたのはピストンシリンダー型圧力セルであり、最高圧力は1.5GPa程度である。ダイヤモンドアンビル型圧力セルは15GPaもの超高圧発生が可能であるが、試料空間の体積がとても小さいため、磁化の大きな強磁性物質などにその適用は限定される。私達はセラミックアンビルを用いた高圧下磁化測定装置を開発した。磁化のバックグラウンドが小さいため、磁化の小さな反強磁性化合物にも適用でき最高圧力は7.6GPaである。
の相分離と1重水素化物の形成町田 晃彦; 本田 充紀*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 有馬 寛*; 小松 一生*; 大下 英敏*; et al.
no journal, ,
希土類金属水素化物は2水素化物と3水素化物という化学量論比組成が存在することが知られている。2水素化物は金属的であり3水素化物になると絶縁体になるため、格子間に侵入した水素が構造や電子状態(物性)の変化を誘起すると考えられており、占有サイトの違いによる水素-金属結合状態の変化が顕著に現れると期待される。われわれは典型的な物質であるランタン2水素化物において高圧下放射光X線回折実験を実施し、圧力印加による格子圧縮によりユニットセル体積が約17%異なる二相に相分離を起こすことを観測した。この二相は水素量の異なる相であると推測され、圧力によってサイト間の水素の移動が生じたことになる。特に低濃度相についてはその水素占有サイトや占有率が不明であったが、われわれはランタン2重水素化物において高圧下中性子回折実験を実施した結果、これまでにないNaCl型ランタン1重水素化物LaDが形成されることを明らかにした。
本田 充紀*; 町田 晃彦; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 有馬 寛*; 小松 一生*; 大下 英敏*; et al.
no journal, ,
希土類金属2水素化物では、そのほとんどがCaF型(蛍石型:
; 
=4)構造をとっており、金属格子は面心立方格子を組んでいる。水素原子は理想的には金属原子の作る四面体(T)サイトをすべて占有しており、もう一つの格子間サイトである八面体(O)サイトは非占有である。さらに水素量が増加するとOサイトへ水素が侵入し、最終的にすべての格子間サイトが占有された3水素化物を形成する。水素組成が2から増加する、すなわちOサイトに水素が入ると広い組成・温度領域で正方晶相が出現する。正方晶への変化はOサイトの水素原子の秩序化に起因すると考えられている。われわれはランタン2重水素化物において高圧下で立方晶から正方晶への変化を観測した。圧力下中性子回折パターンには新たなBraggピークの出現が観測された。このときの回折パターンはOサイトが一部占有されたLaD
の低温秩序相と同じ正方晶構造モデルでほぼ再現できる。
長壁 豊隆; 稲谷 耕一*; 桑原 慶太郎*; 北澤 英明*
no journal, ,
CeモノプニクタイドはNaCl型の結晶構造を持つ半金属で、その特徴的なバンド構造による少数キャリアー物質として知られている。この性質のため、その物性は外場に極めて敏感である。3GPa以下の詳細な中性子回折実験により、圧力に対して系統的に変化する極めて特異な磁気秩序相が明らかにされた。一方、伝導現象の測定が3GPa以上の高圧力領域まで行われており、特にCeSbでは、7GPaで常圧の約20倍もの巨大電気抵抗を示すことが報告され、その起源が問題になっていた。最近、われわれは、10GPa以上の高圧力領域において単結晶中性子回折を実現するための技術開発に成功したので、これを用いてまず、CeSbの3GPa以上の高圧力領域の磁性を調べた。その結果、7.5GPaで強磁性秩序が発現することを発見した。CePでも3GPa以上で単純な強磁性となることが報告されており、この系は最終的に高圧力下ですべて強磁性状態になると結論できる。現在、電気抵抗と中性子磁気回折の同時測定技術を開発しており、強磁性と巨大電気抵抗の相関の解明や、強磁性が消失する圧力近傍で価数の変化も予想されているので、量子臨界現領域における超伝導の探索も計画している。
阿部 淳; 小松 一生*; 有馬 寛*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 荒川 雅*; 鍵 裕之; 奥地 拓生*; 内海 渉
no journal, ,
高圧装置を用いた中性子回折実験では、入射及び散乱中性子が高圧装置により吸収され、散乱角・波長に依存した回折強度の減少が生じる。そのため、高圧装置を用いて得られた中性子回折パターンから構造情報を取り出すためには、高圧装置による中性子の吸収を補正する必要がある。吸収補正係数は、中性子が各高圧装置部品を透過する光路長と各高圧部品の中性子透過率から求まる。本研究では、その吸収補正法を確立するため、キュービック型の高圧発生装置に対してレイトレーシングによる光路長計算と高圧装置の吸収補正係数を算出するプログラムを開発した。小型のキュービックアンビル型高圧発生装置を用いてアルミナ粉末の中性子回折パターンを測定した。得られた中性子回折パターンの吸収補正を行い、結晶構造解析を行った。その結果、標準試料管を用いて得られた原子座標,温度因子とほぼ一致する結果となり、吸収補正が有効であることがわかった。
佐野 亜沙美; 八木 健彦*; 服部 高典; 有馬 寛*; 阿部 淳; 小松 一生*
no journal, ,
ギアナイト(CrOOH)は大きな同位体効果を示す鉱物として知られている。近年の研究により、ギアナイトと類似構造をとる含水鉱物において高圧下で水素結合の対称化が起きると第一原理計算による報告があり、またそれに伴うと考えられる圧縮挙動の変化が見つかった。常圧において非常に短い酸素間距離を持つギアナイトでは、より低圧で対称化が起きる可能性がある。今回はD/Hの異なる同位体を持つギアナイトを合成し、その圧縮挙動に与える同位体の効果を探った。高圧下におけるX線回折実験の結果、同位体置換が圧縮挙動に対して異方的な影響を持つことが明らかになった。以前の中性子散乱実験の結果ではCrOOH, CrOODとも水素がディスオーダーした構造であると報告されていたが、今回の結果は、両者の水素結合に違いがある可能性を示唆するものであった。
片山 芳則; 齋藤 寛之; 青木 勝敏
no journal, ,
水素は多くの金属と反応し、金属水素化物を形成する。遷移金属では、一般に水素は金属格子の隙間に固溶し、侵入型合金を形成する。われわれは、高圧下の液体金属が水素を多量に溶け込ませる可能性を調べるため、高水素圧下で遷移金属を融解させてX線回折測定を行っている。これまで行ったFe-H系の測定では、水素化によってわずかに鉄-鉄原子間距離が増大することが示された。本研究では金属による水素濃度の違いがあるかどうかを調べるため、ニッケル,コバルト及びマンガンを用いて同様の実験を行った。実験はSPring-8の原子力機構ビームラインBL14B1に設置されているキュービック型マルチアンビル装置SMAP180で行った。X線回折にはエネルギー分散法を用いた。比較のため、純粋な金属の測定も行った。その結果、Mn, Co, Niのすべてにおいて、水素が溶け込むことによって金属原子間距離はわずかに増大するのみで、構造の変化は小さいことが明らかになった。
綿貫 徹; 川名 大地*; 町田 晃彦; Tsai, A. P.*; 柏本 史郎*; 田中 幸範*; 石政 勉*
no journal, ,
非整数価数イオンが準周期配列した系は、電荷・スピンの自由度を持っており、価数揺動、あるいは、準周期電荷秩序や電荷ガラス,準周期磁気秩序やスピングラスなどさまざまな新奇な状態の出現が期待される。われわれは、Yb系準結晶に着目して圧力を用いた中間価数準周期系の創出及び探索を行っている。Cd-Yb準結晶では、Yb価数は圧力に対してほぼ線形に増加し、32GPaでは2.33価となった。この価数範囲では近似結晶との比較などから価数揺動状態が実現していると考えられる。Cd-Mg-Yb準結晶では圧力に対してCd-Yb系より大きな価数変化が期待通りに観測された。30GPaでは2.6価となり価数変化の圧力効率はCd-Yb系のほぼ2倍である。その一方で30GPa以上では価数増加は急激に鈍り、57GPaで2.71価となる変化を示した。周期系Yb化合物では2.7価付近以上の価数領域で重い電子状態が多数観測されており、Cd-Mg-Yb準結晶においても最高圧付近では重い電子状態が実現している可能性がある。