アルカリ金属-遷移金属金属間化合物の化学

Research Project

Project/Area Number	10740301
Research Category	Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Inorganic chemistry
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	阿藤敏行東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40241567)
Project Period (FY)	1998 – 1999
Project Status	Completed (Fiscal Year 1999)
Budget Amount *help	¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000) Fiscal Year 1999: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000) Fiscal Year 1998: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords	超高圧力 / 高圧合成 / 電子遷移 / アルカリ金属 / x線回折 / ダイヤモンドアンビルセル / 銅 / X線回折
Research Abstract	第四周期以下のアルカリ金属(K,Rb,Cs)は高圧力下においてns^1電子状態から(n-1)d^1電子状態へと連続的に遷移し、遷移金属的な挙動を示すようになることが知られている。そこで本研究では常圧下では化合物を生成しないカリウム-銅2元系について、新たな金属間化合物の合成および構造決定を行いd^1元素に見られる化学結合の特徴を明かとすることを目的とした。実験にはカリウムと銅粉末を約2:1程度の体積比で混合し、ダイヤモンドアンビルセルに充填した。このサンプリングは東北大学素材工学研究所に設置されている高純度アルゴングローブボックスを借用して行なった。 9.6GPaまで圧力を上げx線回折実験を行なった。X線回折装置は本科研費により改良を行なったもので定量性が大幅に向上したことを昨年度報告した。得られたx線回折像は体心立方格子(bcc)および面心立方格子(fcc)をもつ物質が2相存在することを示した。この圧力領域ではカリウムがbcc、銅がfccをとるので、相の種類だけ見ると反応はおこっていないように見える。しかしbcc相の格子定数4.400Å、fcc相の格子定数3.977Åはこの圧力におけるカリウムと銅の格子定数(それぞれ4.136Å、3.542Å)に比べて、はるかに大きい。一つの可能性としては固溶体の生成が考えられる。Fcc相(母体は銅)に原子半径の大きなカリウムが固溶し、置換型固溶体を生成したと考えれば格子定数の増加を説明できる。一方、bcc相(母体はカリウム)については原子半径の小さな銅が固溶して侵入型固溶体を生成したため格子定数が増加したものと考えられる。