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2021 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 – 2023-03-31
Keywords準結晶 / 高次元結晶学
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、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、その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解析である。これまで、6次元周期構造における3次元占有領域を作成するためのプログラムの開発に着手し、Python3で使用可能なライブラリ(PyQcstrc)として完成させた。また、F型超構造中のTsai型正二十面体クラスタのシェル構造を明らかにすることを目的として、比較的構造が単純な1/1近似結晶Cd-Mg-希土類のF型超構造についてX線構造解析を行い、F型超構造の形成には二十・十二面体上の48hサイトにおけるMg占有率が関与していることを明らかにした。Cd-Mg-Yb正二十面体準結晶中のF型超構造も同様に二十・十二面体上のMg占有が関与していると考えられることから、本年度は、PyQcstrcを活用して準結晶中の二十・十二面体のサイトについて、b結合、c結合、それ以外の3種類に分類し、それぞれに対応する占有領域を求めた。さらに、原子占有を適切に扱うことができるよう、クラスタ最外殻をなす菱形三十面体を構成する3回軸頂点サイト(R3)と5回軸頂点サイト (R5)をクラスタ局所環境に基づいて11種類のサイトクラスに分類し各クラスに対応する占有領域を決定した。そして、このサイトクラスを用いて、クラスタ内殻の十二面体、二十面体のサイト分類を行い、ともに8種類のサイトクラス分類し対応する占有領域を決定した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

1/1近似結晶Cd-Mg-希土類のF型超構造の構造を明らかにすることで、Cd-Mg-Yb準結晶におけるF型超構造の起源となり得る原子サイトを特定でき、このサイトに対応する占有領域を特定することができた。

Strategy for Future Research Activity

引き続きF型超構造をとる試料作成に取り組む。また、F型超構造が実現できない場合を想定し、すでに観測しているX線散漫散乱強度の解析に取り組み、F型超構造の短距離秩序を原子レベルで明らかにする。

Causes of Carryover

参加を予定していた学会の延期による

  • Research Products

    (10 results)

All 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] PyQCstrc.ico: a computing package for structural modelling of icosahedral quasicrystals2021

    • Author(s)
      Yamada Tsunetomo
    • Journal Title

      Journal of Applied Crystallography

      Volume: 54 Pages: 1252~1255

    • DOI

      10.1107/S1600576721005951

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 2/1 and 1/1 cubic approximants in the ternary R-Cd-Mg (R = Y, Er) systems2021

    • Author(s)
      Yamada Tsunetomo、Fujita Nobuhisa、Labib Farid
    • Journal Title

      Acta Crystallographica Section B Structural Science, Crystal Engineering and Materials

      Volume: 77 Pages: 638~648

    • DOI

      10.1107/S2052520621006715

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] F型Al基正20面体準結晶の6次元構造モデル2022

    • Author(s)
      山田庸公、高倉洋礼、山本昭二
    • Organizer
      第26回準結晶研究会
  • [Presentation] 粉末X線回折図形から準結晶相同定を行うための機械学習モデル2022

    • Author(s)
      瓜生 寛堂, 山田 庸公, 宮尾 直哉, 石川 明日香, 田村 隆治, 岩崎 祐昂, 北原 功一, 木村 薫, 劉 暢, 吉田 亮
    • Organizer
      第26回準結晶研究会
  • [Presentation] Zn-Mg-Sc 2/1近似結晶の構造解析2022

    • Author(s)
      熊澤郁弥, 山田庸公, 高倉洋礼
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会(2022年)
  • [Presentation] 粉末X線回折図形から準結晶相同定を行うための機械学習モデル2022

    • Author(s)
      瓜生寛堂, 山田庸公, 宮尾直哉, 石川明日香, 田村隆治, 岩崎祐昂, 北原功一, 木村薫, 劉暢, 吉田亮
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会(2022年)
  • [Presentation] Atomic structures of Tsai-type icosahedral quasicrystals and approximants2021

    • Author(s)
      Tsunetomo Yamada
    • Organizer
      IUCr 2021 - XXV General Assembly and Congress of the International Union of Crystallography
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Exploration of new quasicrystals and approximants by using machine learning2021

    • Author(s)
      H. Uryu, T. Yamada, H. Takakura, Y. Inada, K. Kimura, R. Tamura, L. Chang, R. Yoshida
    • Organizer
      IUCr 2021 - XXV General Assembly and Congress of the International Union of Crystallography
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 2/1 and 1/1 cubic approximants in ternary R-Cd- Mg (R= Y, Er) systems2021

    • Author(s)
      Tsunetomo Yamada, Nobuhisa Fujita, Farid Labib
    • Organizer
      International Research Network - Open space between aperiodic order and physics & chemistry of materials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PyQCstrc: A Python library for structural modeling of quasicrystals2021

    • Author(s)
      Tsunetomo Yamada
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2021 (MRM2021)
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-12-28  

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