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

1991 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): 松原 武生 岡山理科大学, 理学部, 教授 (60025202) ; 重成 武 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (90017335) ; 池田 進 高エネルギー物理学研究所, 助教授 (80132679) ; 野田 幸男 千葉大学, 理学部, 助教授 (80127274) ; 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 / ラマン散乱 / 中性子散乱

Research Abstract

1.本年度の最大の収穫は,この研究班の目的の1つである水素のtunnelingの存在の可否を決定する原理的に優れた方法が提案され,実験結果が得られたことにある。高エネルギ-物理学研究所の池田らを中心としたグル-プが中性子非干渉性(非)弾性散乱を用いると,tunnelingと確率的運動の区別が可能であることに気が付き,直ちにKH_2PO_4とK_3H(SO_4)_2で実験された。結果は我々の予想通りtunnelingの存在は否定された。
2.spectrumグル-プは,KDP型の結晶での赤外,Raman,hyper‐Ramanの自ら測定したdataを揃え,中性子非干渉性非弾性散乱の結果も併せて各モ-ドのassignmentの最終版をまとめている。特に1のtunnelingモデルの否定,つまり臨界緩和モ-ドの存在が基本でありという立場で,全て矛盾なく説明できそうで,この点も当初の期待に答えが出つつある。
3.構造解析グル-プの研究ではM_3H(D)(XO_4)_2 (X=S,Se)系で系統的な整理が進んだ。水素結合の長さ○-○距離と相転移温度との関係ー我々の提唱した幾何学的同位元素効果ーだけでなく,周囲の原子の幾何学的配置がH→D置換,圧力で変化することが整理されてきた。問題は水素(またはD)と電子と結晶格子の系のダイナミクスという難しい問題に帰着されつつあり,理諭家の課題となった。
4.研究会の開催;研究班としての打ち合せ会を9月終わりに札幌で,研究会を11月終わりに箱根で開いた。研究会では当初予定通り強誘電体及び固体の相転移一般の関係者を招待して講演を依頼して,研究班の課題を深めると共に,班員外からの研究班への批判をいただいた。

Research Products

• [Publications] 野田 幸男: "X‐ray Study of the Phase Transition in K_3D(SO_4)_2and K_3H(SO_4)_2" J.Phys.Soc Jpn.60. 1972-1977 (1991)
• [Publications] 野田 幸男: "Temperature Dependence of Hydrogen Bond Nature in K_3H(SO_4)_2" J.Phys.Soc.Jpn.61. 905-915 (1992)
• [Publications] 市川 瑞彦: "Structure of Rb_3D(SeO_4)_2at 25,110 and 297 K" Acta Crystallogr.C. (1992)
• [Publications] 下司 和男: "Low‐temperature Phase Transition in Rb_3H_1 ‐_xD_x(XO_4)_2(X:S,Se)" J.Phys.Soc.Jpn. 61. 134-139 (1992)
• [Publications] 河田 修二: "Succesive Change and Developments of the Dielectric Relaxation Process toward 72 K Phase Transition in the Alkali‐Hydroxide‐Doped Ice Single Crystals" 氷の物理と化学国際シンポジウム報告集. (1992)
• [Publications] 徳永 正晴: "変位型強誘電体における2つの相転移機構とRhodes‐Wohlfarthプロット" 固体物理. 27. 267-275 (1992)
• [Publications] 柴田 薫: "Incoherent Inelastic Neutron Scattrering from Hydrogen‐Bonded Compound KH_2PO_4" J.Phys.Soc.Jpn. 61. 411-414 (1992)
• [Publications] 松本 秀彦: "Isotope Effects in Hydrogen‐Bonded Crystal KH_2PO_4" Phys.Rev.Lett.67. 1306-1309 (1991)
• [Publications] 小野 泰弘: "Structure Refinements of the Mixed Crystal K_<o.78>(NH_4)_<0.22>.H_2PO_4in theTemperature Range from 20 K to 250 K" J.Phys.Soc.Jpn.60. 2673-2677 (1991)
• [Publications] 重成 武: "Critical Speeding‐Up of the Fluorescent Lifetime near the Structural Phase Transition" 第5回時間分割振動スペクトル分光国際会議報告集. (1992)
• [Publications] 朝日 孝尚: "A Strutural Study of[N(CH_3)_4] _2HgCl_4in Connection with Its Phase Transition" J‐Phys.Soc Jpn. 60. 921-926 (1991)
• [Publications] 安居院 あかね: "Study on Hydrogen Modes of RbH_2PO_4by Neutron scattering and Raman Scattering" J.Phys.Soc.Jpn.61. (1992)
• [Publications] 伊東 一幸: "Mean Position and Thermal Displacement of the Atom in the Double‐quadratic Well Potential Associated with Structural Phase Transitions." Ferroelectrics. 120. 175-183 (1991)
• [Publications] 疋田 朋幸(訳): "強誘電体物理入門:B.A.Strukov and A.P.Levanyuk" 吉岡書店, 200 (1992)