準周期長距離秩序物質の低温相転移とフェイゾンに関する研究

• Project/Area Number: 14J02924
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Physical properties of metals/Metal-base materials
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山田 庸公 東北大学, 多元物質科学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 準結晶

Outline of Annual Research Achievements

正二十面体準結晶における原子的構造、フェイゾン乱れ、そして低温構造相転移の有無を明らかにする目的で、Cd-Gd, Cd-Dy, Cd-Tm、Cd-YbとZn-Sc正二十面体準結晶を調べた。
【原子的構造】原子的構造が解明されているCd-Yb準結晶を除くCd-Gd, Cd-Dy, Cd-Tm及びZn-Sc準結晶について、放射光をもちいて得た構造因子をつかい構造解析を行った。いずれもCd-Yb準結晶と同型であると判明したが、一部の希土類サイトにおいてケミカルディスオーダーが存在することがわかった。これによってCd-Yb準結晶の合金組成が他の準結晶と異なる問題への説明を与えた。
【フェイゾン乱れ】放射光をもちいてZn-Sc準結晶におけるフェイゾン乱れを評価した。まず回折ピークシフトからフェイゾンマトリックスを決定しフェイゾン歪みの評価した。次に、X線散漫散乱の絶対値測定からフェイゾン弾性定数を決定した。そして、原子的構造に基づきフェイゾン乱れによる散漫散乱の再現に成功した。
【低温構造相転移の有無】ブリッジマン法や自己フラックス法をもちいてCd-Gd、Cd-Yb及びZn-Sc準結晶の単結晶塊を作成し、１０Kから室温の温度域での電気抵抗率を測定した。この結果、Cd-Yb準結晶において、約６０から８０Kの温度域でヒステリシスを伴う抵抗異常を観測した。そのほかの準結晶において抵抗異常は観測されなかった。Cd-Yb準結晶について、８０Kから室温までの温度域における放射光X線回折実験を実施し、回折ピークプロファイルの可逆的温度変化：降温過程では回折ピークの半値幅が増加し、昇温過程ではこれが減少すること、を観測した。これは相転移の前駆現象を捉えたものと考えられる。本研究により８０K以下での相転移を示唆する実験結果を得た。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Atomic structure of the i-R-Cd quasicrystals and consequences for magnetism (2016)
  • Author(s): T. Yamada, H. Takakura, T. Kong, P. Das, W. T. Jayasekara, A. Kreyssig, G. Beutier, P. C. Canfield, M. de Boissieu, A. I. Goldman
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 94 Issue: 6
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.060103
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Atomic structure and phason modes of the Sc-Zn icosahedral quasicrystal (2016)
  • Author(s): T. Yamada, H. Takakura, H. Euchner, C. Pay Gomez, A. Bosak, P. Fertey, M. de Boissieu
  • Journal Title: IUCrJ Volume: 3 Issue: 4 Pages: 247-258
  • DOI: 10.1107/s2052252516007041
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Cd-Mg-Yb正二十面体準結晶の原子的構造 (2017)
  • Author(s): 山田庸公、高倉洋礼、蔡安邦
  • Organizer: 日本物理学会2017年年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府、豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-19
• [Presentation] Cd-Mg-Yb正二十面体準結晶の原子的構造 (2017)
  • Author(s): 山田庸公、高倉洋礼、蔡安邦
  • Organizer: 第２１回準結晶研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学札幌キャンパス（北海道、札幌市）
  • Year and Date: 2017-03-03
• [Presentation] Atomic structures of ternary Yb-Cd-Mg icosahedral quasicrystals (2016)
  • Author(s): T. Yamada, H. Takakura, A.P. Tsai
  • Organizer: 13th International Conference on Quasicrystals
  • Place of Presentation: ネパール、カトマンズ
  • Year and Date: 2016-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Zn-Yb1/1近似結晶の結晶構造 (2016)
  • Author(s): 山田庸公、蔡安邦
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県、金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] Au-(Si, Ga)-Yb系における新規準結晶の探索 (2016)
  • Author(s): 栗原拓也, 山田庸公, 大橋諭, 蔡安邦
  • Organizer: 日本金属学会2016年春季講演大会
  • Place of Presentation: 東京理科大学葛飾キャンパス（葛飾区、東京都）
  • Year and Date: 2016-03-23
• [Presentation] Cd-Yb 正二十面体準結晶の低温単結晶 X 線回折実験 (2015)
  • Author(s): 山田 庸公, Laurent Guerin, Olivier Perez, Bertrand Toudic, Marc de Boisieu, 蔡安邦
  • Organizer: 第20回準結晶研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学葛飾キャンパス（葛飾区、東京都）
  • Year and Date: 2015-12-17
• [Presentation] Possibility of Phase Transition in Quasicrystal at Low Temperature (2015)
  • Author(s): Tsunetomo Yamada, Laurent Guerin, Olivier Perez, Bertrand Toudic, Marc de Boisieu,, An PangTsai
  • Organizer: Eighth French Research Organizations - Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials (Frontier2015
  • Place of Presentation: 東北大学片平キャンパス（仙台市、宮城県）
  • Year and Date: 2015-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Icosahedral quasicrystal and approximant phases in Au-Sn-R (R=rare-earth) alloy system (2015)
  • Author(s): Yoko Nakamura, Tsunetomo. Yamada, An Pang Tsai
  • Organizer: Toyota RIKEN International Workshop 2015
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス（名古屋市、愛知県）
  • Year and Date: 2015-11-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Atomic structure of R-Cd (R=Gd, Dy and Tm) icosahedral quasicrystals (2015)
  • Author(s): Tsunetomo Yamada, Hiroyuki Takakura, Tai Kong, Paul Canfield, Alan I. Goldman, Guiliaume Beutier, Marc de Boissieu
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（吹田市、大阪府）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] Atomic structure and diffuse scattering of ternary Yb-Cd-Mg icosahedral quasicrystal (2015)
  • Author(s): T. Yamada, H. Takakura, M de Boissieu, A.P. Tsai
  • Organizer: Aperiodic2015
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2015-08-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Atomic structure of R-Cd (R=Gd, Dy and Tm) icosahedral quasicrystals (2015)
  • Author(s): T. Yamada, H. Takakura, T. Kong, P. Canfield, A.I. Goldman, G. Beutier, M. de Boissieu
  • Organizer: Aperiodic2015
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2015-08-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Phason strain and structural perfection in the Cd-Yb icosahedral quasicrystal (2015)
  • Author(s): T. Yamada, T. Watanuki, A. Machida, A.P. Tsai
  • Organizer: Aperiodic2015
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2015-08-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Yb-Cd-Mg正二十面体準結晶の構造と散漫散乱 (2014)
  • Author(s): 山田庸公
  • Organizer: 第19回準結晶研究会
  • Place of Presentation: 宮城県刈田郡蔵王町 ラフォーレ蔵王リゾート&スパ
  • Year and Date: 2014-12-21 – 2014-12-23