時分割X線反射率法によるメソスコピック表面の時間発展の観察

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11874055
• Research Institution: Kwansei Gakuin University
• Principal Investigator: 高橋 功 関西学院大学, 理学部, 助教授 (10212010)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺内 暉 関西学院大学, 理学部, 教授 (00079667)
• Keywords: X線回折 / 表面構造 / メソスコピック系 / 構造相転移 / ドメイン / パターン形成

Research Abstract

1)典型的な1次構造相転移を示す強誘電体BaTiO_3の常誘電→強誘電相転移(Tc〜120℃)における分極(ドメイン)構造の結晶表面における時間発展の観察を行った.補助金を用いて購入した湾曲型モノクロメーターで従来の十倍のX線強度を達成したX線回折計に高温装置を取り付けて,BaTiO_3(001)表面から散乱されるX線反射率を測定した.これまでの研究によりT>Tcの温度から試料を急冷し,T<TcにしてからのX線反射率は,結晶対称性の低下によって生じる分極(ドメイン)の0.1ミクロン・オーダーの表面終端構造とそのダイナミクスに依存することが判っている.測定の結果強誘電相における反射率のピーク強度と半値幅が数分の周期で正確に強弱を繰り返すことが確認された。今回観察された現象はバルクのドメインでは報告されていない.また表面における不純物等によるピン留め効果でも説明がつかない,本質的に新しい現象であると思われる。
2)半径100Åの超常磁性体微粒子を水中に分散させた磁性コロイドの表面における微粒子のダイナミクスを表面に垂直に交流磁場(10ガウス,0.1Hz<f<10000Hz)を加えながらX線反射率の測定を行い,観察した.その結果表面の切断効果により生じた局所磁場の揺らぎに起因する表面層状構造の緩和は,周波数の対数に比例していることが明らかにされた。この様な極端に緩慢な緩和過程を示す原因の一つとして,コロイド表面に集積した磁性体微粒子が,特徴的なスケールを持たないフラクタル構造をとっている可能性があげられる.目下反射率の散漫散乱の測定から表面フラクタル次元の算出を行っている段階である。