2005 Fiscal Year Annual Research Report
非弾性X線散乱法による金属-非金属転移に伴う量子ゆらぎの観測
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17654075
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
乾 雅祝 広島大学, 総合科学部, 助教授 (40213136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星野 公三 広島大学, 総合科学部, 教授 (30134951)
細川 伸也 広島工業大学, 工学部, 助教授 (30183601)
梶原 行夫 広島大学, 総合科学部, 助手 (20402654)
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| Keywords | 溶融塩 / 非弾性X線散乱 / 液体アルカリ金属 / 金属-非金属転移 / 動的構造 / 液体テルル / 半導体-金属転移 |
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| Research Abstract |
最近、高温高圧下の流体水銀を対象とした高分解能非弾性X線散乱が行われ、非弾性散乱スペクトルのエネルギー-運動量分散関係から導かれたTHz領域の音速が、超音波測定で得られたMHz領域の音速に比べて3倍速いという特異な現象が金属-非金属転移領域においてのみ見出された。この速い音速が流体の金属-非金属転移において普遍的に観測されるかどうか調べるため、金属-非金属転移を起こすアルカリ金属-アルカリハライド混合系を対象に高分解能非弾性X線散乱実験を行う。これまで研究成果が最も多く報告されているK20%(KCl)80%の金属-溶融塩混合系をとりあげ、試料の調整方法や試料容器の開発を行った。この系ではサファイア試料容器を用いた光学測定が報告されており、我々がこれまで蓄積した高分解能非弾性X線散乱実験用のサファイア製試料容器を利用することが可能である。しかし、厚さ0.5mmの薄い試料を800℃以上の高温で安定に保持するとき、蒸気圧の高いハロゲンが液体試料から蒸発するのを抑制するしくみが必要であることがわかった。現在、この問題を解決できる試料容器の開発を進めている。
一方、本研究に関連して、半導体-金属転移を起こすと考えられている液体テルルを対象とした高分解能非弾性X線散乱実験を行った。液体テルルは、高温では金属化が促進するが、過冷却液体状態まで温度を下げると半導体的性質が現れる。ちょうど融点近傍が半導体-金属転移領域である。融点近傍の液体テルルについてはすでに実験が行われているが、我々は融点近傍の500℃、金属化が促進した800℃、及びその中間の650℃において、広いエネルギー-運動量領域にわたる非弾性X線散乱スペクトルを測定した。その結果、500℃ではTHz領域の音速は、超音波測定によるMHz領域の音速より1.7倍速いが、800℃になるとその差がほとんどなくなることを見出した。
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