2017 Fiscal Year Annual Research Report
Structure analysis of icosahedral quasicrystals containing rare-earth elements and related complex metallic alloys
| Project/Area Number |
15K04659
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
高倉 洋礼 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30284483)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 準結晶 / 高次元結晶構造解析 / 結晶評価 / 非周期長距離秩序 / Tsai型クラスター / 希土類元素 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、構造未解明な正20面体準結晶や準結晶に関連した構造複雑合金結晶の原子的構造を電子密度レベルで解明し、非周期長距離秩序形成のメカニズムと安定性の起源について、構造的側面の知見を得ること、準結晶の物性理解のための原子レベルでの構造情報を提供することである。特に、最近発見され、近似結晶において磁気秩序など興味深い物性が見いだされている希土類を構成元素として含むTsai型クラスターで特徴づけられる正20面体準結晶の構造解明を主目的として研究を実施した。
得られた主要な成果は次の通りである。R-Cd(R:希土類元素,Cd,Tb,Tm)正20面体準結晶を放射光X線回折データを用いることにより、その詳細な6次元構造解析に初めて成功した。この結果、Yb-Cd正20面体準結晶ではクラスター中でYbが完全な正20面体を形成するのに対して、R-Cd正20面体準結晶ではCd原子がR原子と部分的に置換し不完全な正20面体を形成することを明らかにした。また、Sc-Zn正20面体準結晶の詳細な6次元構造解析を実施し、その結果と放射光回折実験で得られた散漫散乱の絶対強度測定から、準周期系特有のフェイゾン乱れの原因を原子構造に基づいて初めて明らかにした。さらに最終年度においては、2元素からなる正20面体準結晶の構造解析から発展して、3元素からなるYb-Mg-Cd正20面体準結晶の構造解析に初めて成功した。Mg原子がCd原子をランダムに置換していくのではなく、Mgの優先置換サイトの存在を、Mg置換量の異なる試料を用いた系統的解析により明らかにした。加えて、対応する1/1近似結晶の結晶構造を決定し、Yb-Mg-Cd系において、準結晶と1/1近似結晶におけるクラスターの構造の詳細を明らかすることが出来た。
以上の結果は、将来的な非周期結晶工学による物性制御のための基礎を与える重要な意義を持つ。
|
Research Products
(10 results)
