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金属-非金属転移をおこす低密度流体水銀の構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 03640338
研究種目

一般研究(C)

配分区分補助金
研究分野 物性一般
研究機関広島大学

研究代表者

細川 伸也  広島大学, 理学部, 助教授 (30183601)

研究分担者 田村 剛三郎  広島大学, 総合科学部, 教授 (30155262)
研究期間 (年度) 1991 – 1992
研究課題ステータス 完了 (1992年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
1992年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
1991年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード液体金属 / 金属-非金属転移 / 液体・気体臨界点 / 高温高圧 / X線回折 / 水銀 / 低密度金属 / 高密度気体 / 金属ー非金属転移
研究概要

液体・気体超臨界条件を実現することによって、液体から気体へと密度を約1000分の1まで連続的にかつ大幅に減少させることができる。この方法は、平均原子間距離を10倍まで拡げることを可能にする唯一の方法であり、この過程で物性は大きく変化する。代表的な液体金属である水銀(臨界温度圧力:1478゚C、1673気圧)は、密度が13.55から9gcm^<-3>まで減少したとき、金属から非金属への転移を起こす。この転移に判い、ミクロに見た原子配列がどのように変化するかを調べることは非常に興味深く、また転移の機構を解明する上で不可欠である。本研究の目的な最近我々が世界に先駆けて開発に成功した新しい手法によるエネルギー分散型のX線回折測定を行うことによって、これまで測定が不可能であった流体水銀の金属-非金属転移前後の構造を決定することである。
これまでに、1700゚C2000気圧までの高温高圧下でX線回折測定が可能な超高張力鋼製の内熱型高圧容器と単結晶サファイア製の試料容器を考案・作成し、1530゚C1980気圧までの温度化力範囲(13.55〜6.8gcm^<-3>までの密度範囲)で測定に成功した。その結果、密度が10gcm^<-3>以上の水銀が金属的性質を示す領域では最近接原子間距離r_1が一定で配位数N_1が大きく減少するという不均質な膨張をすることがわかった。また、金属-非金属転移領域に入ると、N_1の減少の仕方が緩慢になり、それとともにr_1増加し始めることがわかった。臨界点を迂回して気体領域に入り、さらに密度が小さくなったときに水銀はどのように膨張してゆくのか、今度はr_1が大きく増加する一様膨張となるかどうかは非常に興味深い。我々はさらに3.5〜1.5gcm^<-3>までの高密度気体領域でのX線回折測定を行った。その結果、干渉関数S(k)の第一ピークの位置が密度の減少とともに大きく低波数側ヘシフトすることがわかった。詳細については現在解析中である。

報告書

(3件)
  • 1992 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (19件)

  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "Structural studies of expanded fluid mercury" J.Non-Cryst.Solids. (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "X-ray diffraction measurements for expanded fluid mercury up to the supercritical region" J.Non-Cryst.Solids. 150. 29-34 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 田村 剛三郎、細川 伸也: "金属-非金属転移をおこす低密度水銀の構造" 高圧力の科学と技術(日本高圧力学会誌). 1. 297-304 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "X-ray diffraction measurements for expanded fluid mercury around the metal-nonmetal transition region" J.Physique IV-Colloque C5. 1. 39-44 (1991)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hosokawa,T.Matsuoka and K.Tamura: "X-ray diffraction measurements for expanded liquid mercury in the metallic region" J.Phys.:Condens.Matter. 3. 4443-4457 (1991)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 田村 剛三郎、細川 伸也: "金属-非金属転移をおこす超臨床流体の構造解析" 日本結晶学会誌. 33. 217-223 (1991)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "Structural studies of expanded fluid mercury." J. Non-Cryst. Solids.

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "X-ray diffraction measurements for expanded fluid mercury up to the supercritical region." J. Non-Cryst. Solids. 150. 29-34 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "X-ray diffraction measurements for expanded fluid mercury around the metal-nonmetal transition region." J. Physique IV -Colloque C5. 1. 39-44 (1991)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hosokawa, T.Matsuoka and K.Tamuara: "X-ray diffraction measurements for expanded liquid mercury in the metallic region." J. Phys.: Condens. Matter. 3. 4443-4457 (1991)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "Structural studies of expanded fluid mercury" J. Non-Cryst. Solids. (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "X-ray diffraction measurements for expanded fluid mercury up to the supercritical region" J. Non-Cryst. Solids. 150. 29-34 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 田村 剛三郎、細川 伸也: "金属-非金属転移をおこす低密度水銀の構造" 高圧力の科学と技術(日本高圧力学会誌). 1. 297-304 (1992)

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      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 田村 剛三郎,細川 伸也: "金属ー非金属転移をおこす超臨界流体の構造解析" 日本結晶学会誌. 33. 217-223 (1991)

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hosokawa,T.Matsuoka and K.Tamura: "Xーray Diffraction Measurements for Expanded Liquid Mercury in the Metallic Region" J.Phys.:Condens.Matter. 3. 4443-4457 (1991)

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "Xーray Diffraction Measurements for Expanded Fluid Mercury around the Metalーnonmtal Transition Region" J.Physique IVーColloque C5. 1. 39-44 (1991)

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 細川 伸也,田村 剛三郎: "金属ー非金属転移を起こす低密度水銀の原子配列ーエネルギ-分散法によるX線回折測定ー" 広島大学総合科学部紀要IV. 17. 1-34 (1992)

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "Xーray Diffraction Measurements for Expanded Fluid Mercury up to the Supercritical Region" J.Nonーcryst.Solids.

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] K.Tamura and S.Hosokawa: "Xーray Diffraction Measurements for Expanded Fluid selenium up to the Supercritical Region" Ber.Bunsenges.Phys.Chem.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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