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超臨界金属流体のミクロにゆらいだ電気伝導度

Research Project

Project/Area Number 15654053
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Mathematical physics/Fundamental condensed matter physics
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

乾 雅祝  広島大学, 総合科学部, 助教授 (40213136)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Keywords液体金属 / 静的構造 / 動的構造 / 非弾性X線散乱 / X線小角散乱 / X線回折 / 液体半導体 / 超臨界流体
Research Abstract

最近、液体-液体1次相転移が注目を浴びている。原子や分子が凝縮して金属になる過程は、原子配置が電子状態と密接に関連し合うので、このような1次相転移と全く無縁ではないと考えられる。実際半世紀以上も前に、ノーベル賞物理者のランダウは、流体水銀の金属-非金属転移が1次相転移である可能性を指摘した。我々は、金属-非金属転移のメカニズムを探るためこれまでSpring-8の放射光を利用して超臨界流体水銀の構造研究を行ってきた。金属-非金属転移領域の流体水銀に対して高分解能非弾性X線散乱実験を行った結果、X線で観測されるミクロな音速が、超音波で観測される音速の3倍も早いことを見いだした。転移の際にミクロな音速が早くなるのは、流体中のある原子が金属状態にあるか非金属状態にあるかで隣接原子間相互作用が異なり、圧力のゆらぎが生成することによると説明できる。我々はこの成果をPhysical Review Lettersに公表した。さらに流体水銀を対象にX線小角散乱実験を行い、測定データを詳しく解析した。流体水銀が体積膨張して金属から非金属へ徐々に転移していく際、10〜20Å程度の相関距離をもつドメインが出現することが明らかになった。小角散乱実験により、金属-非金属転移の際、ミクロなドメインが出現すること見いだされたことで、非弾性X線散乱から推定した圧力のゆらぎとは、金属的ドメインと非金属転移的ドメインの間で圧力が不連続に変化することであると推定される。金属-非金属転移に伴い圧力が不連続に変化する理由は、伝導電子のフェルミ縮退圧があるかないかの効果であると考えられる。現在このような成果をまとめて、Physical Review Lettersに投稿中である。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2004 Other

All Journal Article (3 results) Publications (3 results)

  • [Journal Article] Molybdenum cell for x-ray diffraction measurements of fluid alkali metals at high temperatures aid high pressures2004

    • Author(s)
      K.Matsuda, K.Tamura, M.Katoh, M.Inui
    • Journal Title

      Review of Scientific Instrument 75

      Pages: 709-712

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural studies of a expanded fluid metals using synchrotron radiation2004

    • Author(s)
      K.Tamura, M.Inui, K.Matsuda, D.Ishikawa
    • Journal Title

      Trans.Mat.Res.Soc.Jpn 29

      Pages: 83-88

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fast sound in expanded fluid Hg accompanying the metal-nonmetal transition2004

    • Author(s)
      D.Ishikawa, M.Inui, K.Matsuda, K.Tamura, S.Tsutsui, A.Q.R.Baron
    • Journal Title

      Physical Review Letters 93

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] M.Inui, K.Tamura: "Static and dynamic structures of expanded fluid mercury"Zeitschrift Physikalische Chemie. 217. 1045-1063 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.Inui, X.Hong, K.Tamura: "Local structure of expanded fluid mercury using synchrotron radiation : From liquid to dense vapor"Physical Review B. 68. 094108 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] D.Ishikawa, M.Inui, K.Matsuda, K.Tamura, A.Q.R.Baron, S.Tsutsui, Y.Tanaka, T.Ishikawa: "Collective dynamics in dense Hg vapour"Journal of Physics. : Condensed Matter. 16. L45-L50 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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