水素結合型構造相転移の動的機構に関する新視点の確立

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02302021
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 徳永 正晴 北海道大学, 理学部, 教授 (60001682)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野田 幸男 千葉大学, 理学部, 助教授 (80127274) ; 辛 埴 東北大学, 科学計測研究所, 助教授 (00162785) ; 中村 英二 広島大学, 理学部, 教授 (00000787) ; 石橋 善弘 名古屋大学, 工学部, 教授 (00023052) ; 冨永 靖徳 お茶の水女子大学, 理学部, 教授 (00013540)
• Keywords: 相転移 / 水素結合 / 誘電体

Research Abstract

1.研究班としての今年度の最大の活動は,11月に札幌で開催した第1回研究会である。共通の問題点の確認と今後の具体的な研究の打ち合せを行った。ちょうど日本滞在中のこの分野のdiffraction関係での最大の競争相手であるR.J.Nelmes(連合王国Edinburgh大)を招待して英語で講演討論を行い,欧州に我が国の研究の現状を伝えることが出来た。この他研究班以外の関係若手研究者も招待して討論に参加して貰い有益であった。
2.興味ある物質の研究がdiffractionグル-プから示された。M_3H(XO_4)_2(M=K,Rb,Cs;X=S,Se)に於て,H塩ではT=0まで相転移しないのに,D塩では100K周辺に相転移温度T_Cが上昇する。その差は結晶構造的には小さいが,HとDの周辺の電子の密度が2倍程度異なることが発見された。我々の課題である同位元素置換効果の研究の新しい展開といえる。この物質はH(XO_4)_2が1つの双極子単位を結成しており,水素結合networkのない0次元とも言える構造をしていること,Hの無秩序配置がT=0まで成立しているかどうか等の点で興味深々で,研究班での1つの攻撃目標となった。強弾性体となるTlH_2PO_4,反強誘電体となるNH_4H_2PO_4及びRS塩で水素以外にorderーdisorder構造をとる分子基の存在がdiffractionで検証された。
3.spectrumグル-プは典型的物質KH_2PO_4系統の物質での低周波数領域のモ-ドのassignmentを進め,歴史的に水素のtunnelingモデルの証拠とされているspectrumの解釈は否定されるべきであることを確定した。これ以外の水素結合型物質での臨界緩和モ-ドの存在も確認された。
4.誘電測定グル-プはプロトンglassと呼ばれる非平衡な相での誘電分散の測定を氷,Rb_<1ーX>NH_<4X>H_2PO_4で行った。これは研究班には新しい問題を提供している。理論家はこれらの結果の検討に入っている。

Research Products

• [Publications] 野田 幸男: "Possible Origin of the Isotope Effect on the Phase Transition of K_3(D,H)(SO_4)_2" J.Phys.Soc.Jpn.60. 13-16 (1991)
• [Publications] 市川 瑞彦: "Lowーtemperature Transition in Cs_3D(SO_4)_2" Solid State Commun.(1991)
• [Publications] 大坂 俊雄: "Study of the Ferroelectric Phase Transition of TlH_2PO_4 ーAcoustic Phonon Softening" J.Phys.Soc.Jpn.60. 188-195 (1991)
• [Publications] 伊東 一幸: "Crystal Structure of NH_4H_2PO_4 in the High Temperature Phase" Ferroelectrics. 107. 1493-1498 (1990)
• [Publications] 岩田 豊: "Neutron Diffraction Analysis on a Possible Disordered Structure of Paraelectric Rochelle Salt" Ferroelectrics. 107. 287-292 (1990)
• [Publications] 辛 埴: "Lattice and Central Modes in the HyperーRaman Spectra of the HydrogenーBonded Ferroelectrics PbHPO_4 and PbDPO_4" Phys.Rev.B41. 10155-10164 (1990)
• [Publications] 辛 埴: "ハイパ-・ラマン散乱におけるセントラルモ-ドと臨界緩和現象" 日本物理学会誌. 46. (1991)
• [Publications] 八木 駿郎: "Brillouin Scattering Study of the Anisotropic Acoustic Anomaly in Ferroelectric and Ferroelastic Phase Transition" Ferroelectrics. 112. 203-215 (1990)
• [Publications] 市川 瑞彦: "Temperature Dependence of Lattice Constants of Rb_3D(SO_4)_2" Solid State Commun.76. 547-550 (1990)
• [Publications] 八木 駿郎: "Raman Scattering Study of KDP under High Pressure with a Diamond Anvil Cell" Phase Transitions. 28. 63-78 (1990)
• [Publications] 遠藤 將一: "水素結合型強誘電体の高圧下での異常な構造変化" 日本物理学会誌. 45. 575-578 (1990)
• [Publications] 重成 武: "Detection of a Precursor in a Strong First Order Phase Transition by a Fluorescene Lifetime Measurement" Phys,Rev.Lett.(1991)
• [Publications] 徳永 正晴: "誘電体" 培風館, (1991)
• [Publications] 中村 英二(編): "Ferroelectrics and Related Substances; Subvolume b: Nonーoxides,LondoltーBornstein New Series III/28" SpringerーVerlag, 833 (1991)