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四面体分子性固体の圧力誘起非晶質-非晶質相転移

研究課題

研究課題/領域番号 14540296
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
研究機関お茶の水女子大学

研究代表者

浜谷 望  お茶の水女子大学, 大学院・人間文化研究科, 教授 (70156420)

研究期間 (年度) 2002 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2002年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
キーワード分子性結晶 / 圧力誘起アモルファス / 圧力誘起分子解離 / アモルファス構造解析 / アモルファス-アモルファス相転移 / 放射光 / 高圧X線回折実験 / 非品質-非品質相転移 / 放射光X繰回折実験 / 非晶質-非晶質相転移 / 放射光X線回折実験
研究概要

分子性結晶ヨウ化スズ(SnI_4)を圧縮して起されたアモルファス状態を30GPaから減圧すると、3GPa付近で第1ハローのピーク位置の不連続シフトが生じ、ここから再加圧すると6GPa付近で逆方向への不連続シフトがみられることがわれわれの以前の研究ですでに知られていた。この事実が示唆するアモルファス構造内での構造変化を定量的に追及し,不規則構造内の相転移の性質を明らかにすることが本研究の目的である。
最初に、放射光X線回折実験によるアモルファス構造の精密解析を行い、SnI_4の圧力誘起アモルファス-アモルファス相転移を構造面から調べた。構造因子S(Q)は減圧過程の3GPaを境に、第1ピークの半値幅とハローの形状が大きく変化することがわかった。前後の圧力で測定したS(Q)をフーリエ変換して得た還元動径分布関数G(r)を調べたところ、3GPaまでは分子内結合に相当するSn-I距離とI-I距離が消滅していたが、それ以下の圧力ではSnI_4分子の再形成をはっきりと示すピークが現れた。再加圧に際してはこれと逆の過程が約7GPaで起きた。この振る舞いは、最近発見が相次ぐ圧力誘起アモルファス構造の不規則構造間の相転移と考えられる。とくにSnI_4に特徴的なのは、分子形成/解離が同時に起きることである。これは氷の圧力誘起アモルファス-アモルファス相転移よりも、孤立分子の形成/重合を伴う液体リンの相転移に類似することがわかった。
これまで高圧力下でアモルファスの「密度」を求めることは非常に困難であった。本研究により、精度良く構造因子を測定し、それを注意深く解析して密度を求めることに成功した。その結果、アモルファス-アモルファス相転移に際してS(Q)だけでなく密度も大きな圧力ヒステリシスが伴うこと、非分子性構造から分子性構造べの変化に際しては急激な硬化現象を示す構造異常ことが明らかになった。さらに本研究ではラマン散乱によるアモルファス-アモルファス相転移の分光実験を行い、これまで知られていなかった新たなモードを測定した。

報告書

(3件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (18件)

  • [文献書誌] A.Ohmura, N.Hamaya, K.Sato, C.Ogawa, M.Isshiki, Y.Ohishi: "Structure analysis of high-pressure amorphous phase of SnI_4"J.Phys. : Cond.Matt.. 14. 10553-10556 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Ohmura, K.Sato, H.Yamazaki, N.Hamaya, M.Isshiki, Y.Ohishi: "Pressure-induced amorphous-amorphous transition in molecular solid SnI_4"Acta Crystallog.. A58 Supplement. C178 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sekiya, M.Okumura, S.Kurita, N.Hamaya: "Pressure-induced phase transformation within anatase titanium dioxide"High Press.Res.. 23. 333-338 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] W.Utsumi, F.Okada, T.Taniguchi, K.Funakoshi, T.Kikegawa, N.Hamaya, O.Shimomura: "In situ x-ray diffraction of graphite-diamond transformation using various catalysts under high pressures and high temperatures"J.Physics : Condensed Matter. 16. S1017-S1026 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okada, W.Utsumi, H.Kaneko, V.Turkevich, N.Hamaya, O.Shimomura: "Kinetics of the graphite-diamond transformation in aqueous fluid determined by in-situ X-ray diffractions at high pressures and temperatures"Phys.Chem.Minerals. 31. 261-268 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Fuchizaki, Y.Fujii, Y.Ohishi, A.Ohmura, N.Hamaya, Y.Katayama: "Determination of low-pressure crystalline-liquid phase boundary of SnI_4"J.Chem.Phys.. (in press). (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 浜谷望: "実験化学講座 第6巻「温度・熱,圧力:11.2.3 高圧下での測定 X線回折・分光法」"丸善(印刷中).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Ohmura, N.Hamaya, K.Sato, C.Ogawa, M.Isshiki, Y.Ohishi: "Structure analysis of high-pressure amorphous phase of SnI_4"J.Phys. : Cond.Matt. 14. 10553-10556 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Ohmura, K.Sato, H.Yamazaki, N.Hamaya, M.Isshiki, Y.Ohishi: "Pressure-induced amorphous-amorphous transition in molecular solid SnI_4"Acta Crystallog.A. 58 Supplement. C178 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sekiya, M.Okumura, S.Kurita, N.Hamaya: "Pressure-indudec phase transformation within anatase titanium dioxide"High Press.Res.. 23. 333-338 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] W.Utsumi, T.Okada, T.Taniguchi, K.Funakoshi, T.Kikegawa, N.Hamaya, O.Shimomura: "In situ x-ray diffraction of graphite-diamond transformation using various catalysts under high pressures and high temperatures"J.Physics : Condensed Matter. 16. S1017-S1026 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Okada, W.Utsumi, H.Kaneko, V.Turkevich, N.Hamaya, O.Shimomura: "Kinetics of the graphite-diamond transformation in aqueous fluid determined in-situ X-ray diffractions at high pressures and temperatures"Phys.Chem.Minerals. 31. 261-268 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Fuchizaki, Y.Fujii, Y.Ohishi, A.Ohmura, N.Hamaya, Y.Katayama, T.Okada, W.Ustumi: "Determination of low-pressure crystalline-liquid phase boundary of SnI_4"J.Chem.Phys.. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Hamaya: "Temperature-Heat and Pressure : X-ray Diffraction and Spectroscopy Measurements at High Pressure"Experimental Chemistry Series(in Japanese). Vol.6 Chapter 11.2.3(in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sekiya, M.Okumura, S.Kurita, N.Hamaya: "Pressure-induced phase transformation within anatase titanium dioxide"High Press.Res.. 23. 333-338 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Fuchizaki, Y.Fujii, Y.Ohishi, A.Ohmura, N.Hamaya, Y.Katayama: "Determination of low-pressure crystalline-liquid phase boundary of SnI_4"J.Chem.Phys.. accepted(未定).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 浜谷望: "実験化学講座 第6巻「温度・熱,圧力:11.2.3高圧下での測定 X線回折・分光法」"丸善(印刷中).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Ohmura, N.Hamaya, K.Sato, C.Ogawa, M.Isshiki, Y.Ohishi: "Structure analysis of high-pressure amorphous phase of SnI_4"J.Phys. : Cond.Matt. 14. 10553-10556 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2020-05-15  

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