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2019 Fiscal Year Research-status Report

Cd-Mg-Yb20面体準結晶のF型超構造の実現と構造解明

Research Project

Project/Area Number 18K13987
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

山田 庸公  東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 助教 (60638584)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords準結晶 / 近似結晶 / 高次元結晶学 / X線構造解析
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、近年、P型Cd-Mg-Yb正二十面体準結晶中に見出されたF型超構造の短距離秩序に関して、超構造秩序の長距離秩序を実現し、原子的構造を明らかにする ことを目的とする。具体的な研究内容は、Tsai型正二十面体クラスターからなるF型正二十面体準結晶の6次元周期構造の数理モデルの構築、F型Cd-Mg-Yb正二十 面体準結晶の作成および単結晶育成、そして単結晶X線回折強度データを用いた原子的構造の構造精密化による構造決定である。2019年度の研究成果は、6次元周期構造モデルを作成するためのコンピュータープログラムを開発したことである。F型超構造の形成において重要と考えられるIcosidodecahedronシェルに対応する補空間におけるAtomic Surfaceについて、前年度では、クラスター接合様式(b-, c-linkage)を考慮してAtomic Surfaceを分割し、P型準結晶の6次元周期構造モデルに修正を加えた。ただし、この構造モデルにおいては、クラスターネットワークの隙間に存在するdouble Friauf polyjedronとの接合に関与するIcosidodecahedronサイトとb-linkageに関与するIcosidodecahedronサイトとを明確に区別することができないという問題点があった。そこで、今年度はクラスター周囲の18種類ある局所 環境を考慮したより詳細な6次元周期構造の数理モデルを作成することを目的とし、6次元周期構造における複数のAtomic Surfaceについてのブーリアン演算を行うコンピュータープログラムの開発に取り組んだ。現在、このプログラムを用いて、クラスター周囲の18種類ある局所環境を反映するようにAtomic Surfaceを分割しているところである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

高次元構造モデルを作成する上で、複数のAtomic Surfaceに関するブーリアン演算を行う必要がある。しかし、これを行う計算プログラムはこれまでなかった。今回、これを開発できたことことは大きな成果であり、より詳細な高次元構造モデルの構築が容易になること、また、状況に応じた6次元構造モデルの改善に要する時間が大幅に短縮できると期待される。

Strategy for Future Research Activity

今年度開発したプログラムを用いて、F型準結晶のより詳細な6次元構造モデルを構築する。また、並行してF型超構造をとる試料作成に注力する。さらに、これまでにF型超構造の短距離秩序の形成を示す散漫散乱を観測しているが、今後、短距離秩序の形成に関しても研究を進めていく。

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は、当初購入予定であったワークステーションを導入が遅れているたためである。今年度にそれを導入する予定である。

  • Research Products

    (6 results)

All 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Ferromagnetic 2/1 quasicrystal approximants2020

    • Author(s)
      Inagaki K.、Suzuki S.、Ishikawa A.、Tsugawa T.、Aya F.、Yamada T.、Tokiwa K.、Takeuchi T.、Tamura R.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 101 Pages: 180405

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.101.180405

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of an Intermediate Valence Icosahedral Quasicrystal in the Au-Sn-Yb System2019

    • Author(s)
      Yamada Tsunetomo、Nakamura Yoko、Watanuki Tetsu、Machida Akihiko、Mizumaki Masaichiro、Nitta Kiyofumi、Sato Akira、Matsushita Yoshitaka、Tsai An-Pang
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 58 Pages: 9181~9186

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b00801

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Antiferromagnetic order survives in the higher-order quasicrystal approximant2019

    • Author(s)
      Yoshida S.、Suzuki S.、Yamada T.、Fujii T.、Ishikawa A.、Tamura R.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 100 Pages: 180409

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.100.180409

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Atomic structures of Tsai-type icosahedral quasicrystals2020

    • Author(s)
      T. Yamada
    • Organizer
      75th Annual Meeting of the Physical Society of Japan (2020)
  • [Presentation] Zn系準結晶及びCd-Mg-Yb準結晶の電気抵抗率の温度依存性の研究2019

    • Author(s)
      平野由真, 林裕人, 石政勉, 蔡安邦, 山田庸公, 井村敬一郎, 出口和彦, 佐藤憲昭
    • Organizer
      日本物理学会・2019年秋季大会
  • [Presentation] Formation of Intermediate Valence Icosahedral Quasicrystal in Au-Sn-Yb system2019

    • Author(s)
      T. Yamada, Y. Nakamura, T. Watanuki, A. Machida, M. Mizumaki, K, Nitta, A. Sato, Y. Matsushita, A.P. Tsai
    • Organizer
      14th International Conference on Quasicrystals, ICQ14
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-01-27  

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