2013 Fiscal Year Annual Research Report
超高屈折率酸化物ガラスにおける構造モデルフリー屈折率計算法の提案
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23560814
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
荒井 康智 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 主任研究員 (90371145)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 恵司 岡山大学, 教育学研究科(研究院), 准教授 (80324713)
丸山 健二 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (40240767)
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| Keywords | glass / structure |
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| Research Abstract |
研究期間を通じて、特に希土類酸化チタン系ガラスのうち最も屈折率の高い、ＳｍＴｉＯのガラス構造に焦点を絞り中性子実験を実施した。この系は、ＳｍとＴｉ共に散乱長さが正負の同位体が存在することから、Ｘ線測定結果を合わせると、ガラス中の6個の部分構造因子の完全分離が可能になるからである。これは、屈折率計算を実施する際に重要となる、従来の金属酸素間距離および配位数が仮定なしで実験的導出可能であることを意味する。また、新規高屈折率ガラスとして、Nd-Nb-O系ガラスを発見し、本年度英国ラザフォードアップルトン研究所の中性子回折実験機会を獲得し、酸化ニオブ系ガラスも合わせて実験を実施した。Sm-Ti-O系の詳細解析結果は現在実施中であるが、Ti-O距離は1.9Aであり、希土類イオンのLa、Nd、Smについて同じ結合距離であった。一方で、配位数はSm系では5以下となり、希土類イオン半径の減少とともに減少していく傾向にあることが判明した。希土類イオンでは、Ln-O配位数がLaの9からSmの8まで結合距離は減少し、結合距離も同様であった。また、構造的な特徴としてLa-Smチタン系ガラスにはS(Q)の1.1A-1付近にプレピークが観察された。動径分布関数には、4オングストローム付近にピークが観察されている。これは、SiO2ガラスで観察されるO-O相関とほぼ同じ距離であり、Ti-O系ガラスでは未知の構造である。Sm-Ti-Oガラスの部分動径関数分布解析結果から詳細が判明す。これまでのガラス構造解析結果から判断すると、チタン系ガラスの屈折率が高い要因としては、アモルファスで議論されていた結晶ルチル構造を残しているのではなく、結晶では見られない新しい歪んだTi-O局所構造があり、それらが密にパックされている可能性があることが分かった。
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