1991 Fiscal Year Annual Research Report
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03640338
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
細川 伸也 広島大学, 総合科学部, 助手 (30183601)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 剛三郎 広島大学, 総合科学部, 教授 (30155262)
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| Keywords | 液体金属 / 金属ー非金属転移 / 液体・気体臨界点 / 高温高圧 / X線回折 / 水銀 / 低密度金属 |
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| Research Abstract |
液体・気体超臨界条件を実現することによって、液体から気体へと密度を約1/1000まで連続的にかつ大幅に減少させることができる。この方法は平均原子間距離を10倍まで拡げることを可能にする唯一の方法であり,この過程で物性は大きく変化する。代表的な液体金属である水銀(臨界温度圧力:1478℃、1673気圧)は密度が13.55から9g/cm^3まで減少したとき、金属から非金属への転移を起こす。この転移に伴い、ミクロにみた原子配列がどのように変化するかを調べることは非常に興味深く、また転移の機構を解明する上で不可欠である。本研究の目的は、最近我々が世界に先駆けて開発に成功した新しい手法によるエネルギ-分散型のX線回折測定を行うことによって、これまで測定が不可能であった流体水銀の金属ー非金属転移点前後の構造を決定することである。
これまでに、1700℃2000気圧までの高温高圧下でX線回折測定が可能な超高張力鋼製の内熱型高圧容器と単結晶サファイア製の試料容器を考案・作成し、1530℃1980気圧までの温度圧力範囲(13.55〜6.8g/cm^3までの密度範囲)で測定に成功した。その結果、密度が10g/cm^3以上の水銀が金属的性質を示す領域では最近接原子間距離間γ_1が一定で配位数N_1が大きく減少するという不均質な膨張をすることがわかった。また、金属ー非金属転移領域に入るとN_1の減少の仕方が緩慢になり、それととにもr_1は増加し始めることがわかった。
臨界点を迂回して気体領域に入り,さらに密度が小さくなったときに水銀はどのように膨張してゆくのか、今度はr_1が大きく増加する一様膨張となるかどうかは非常に興味深いが、今後の課題である。
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[Publications] 田村 剛三郎,細川 伸也: "金属ー非金属転移をおこす超臨界流体の構造解析" 日本結晶学会誌. 33. 217-223 (1991)
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[Publications] S.Hosokawa,T.Matsuoka and K.Tamura: "Xーray Diffraction Measurements for Expanded Liquid Mercury in the Metallic Region" J.Phys.:Condens.Matter. 3. 4443-4457 (1991)
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[Publications] K.Tamura and S.Hosokawa: "Xーray Diffraction Measurements for Expanded Fluid Mercury around the Metalーnonmtal Transition Region" J.Physique IVーColloque C5. 1. 39-44 (1991)
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[Publications] 細川 伸也,田村 剛三郎: "金属ー非金属転移を起こす低密度水銀の原子配列ーエネルギ-分散法によるX線回折測定ー" 広島大学総合科学部紀要IV. 17. 1-34 (1992)
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[Publications] K.Tamura and S.Hosokawa: "Xーray Diffraction Measurements for Expanded Fluid Mercury up to the Supercritical Region" J.Nonーcryst.Solids.
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[Publications] K.Tamura and S.Hosokawa: "Xーray Diffraction Measurements for Expanded Fluid selenium up to the Supercritical Region" Ber.Bunsenges.Phys.Chem.
