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金属-非金属転移融体Tl-S系において、Tl_2S(転移組成)、Tl_4S_3TIS、TlS_2の4つの組成について回折実験を行い、回折強度から構造因子S(Q)、分布関数G(r)を導出し、この系の短範囲構造と特異な電子的性質との関連性について追求した。S原子の回折ビーム散乱能がTl原子に比べ極端に小さく、1種類の回折実験だけでは試料内のS-S結合の信頼できる情報が得難いために、中性子線とX線の2種類の回折実験を行った。得られたG(r)の第1ピークを分析した結果、溶融Tl_2Sでは、結晶相の短範囲規則構造がそのまま残っており、結晶相のイオン性+共有結合性Tl-S結合の残存がこの組成での溶融系の金属-非金属転移の原因になっていると思われる。溶融Tl_4S_3およびTlSでは、結晶相に存在する共有結合性Tl-S結合は消失し、溶融相内のTl-S結合はTl_2S組成のものに類似している。Tl_2SからTlSまでの組成領域で溶融系の導電率が合金濃度に関係せず一定値を持つのは、この領域でのTl-S結合の特性が合金濃度に依存しないことと関連があると思われる。S濃度の高いTlS_2融体には、純粋な共有結合性S-S結合が存在し、この結合によってこの融体は絶縁体の性質を持つと考えられる。Tl-S系はS濃度に富む組成で非晶質化するので、この系の非晶質相のX線回折実験を行い、同じ無秩序凝縮系である非晶質相と溶融相の構造について比較した。その結果を要約すると次のようになる。(1)従来のこの系の非晶質相のX線回折データは修正されねばならない。(2)非晶質TlS_2は結晶相と同じくTIS_4四面体構造単位を持つが溶融相に見られるS-S結合を持たない。(3)このTlS_4面体単位は非晶質相では広い組成範囲にわたって存在する。(4)一方、S-S結合については極めて高いS濃度非晶質に存在する。
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