準結晶の構造完全性制御と物性制御

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11640345
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 石政 勉 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10135270)
• 研究分担者: 中野 裕司 名古屋大学, 情報文化学部, 助教授 (40198164) ; 松尾 進 名古屋大学, 情報文化学部, 教授 (10023293) ; 高間 俊彦 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40001309)
• キーワード: 準結晶 / 正20面体相 / 規則格子 / 規則度 / Al-Pd-Mn / Zn-Mg-Ho / F型 / 電気抵抗

研究概要

準結晶の構造完全性の評価法とその制御法を確立し、その結果を基礎として準結晶に固有の物性を明らかにすることを目的として研究を行った。具体的には、高い構造完全性を有する正20面体相が平衡相として形成されるZn-Mg-HoとAl-Pd-Mn合金系を対象として研究を行った。両合金系において、組成と焼鈍温度を系統的に変えた試料を作製し、電子顕微鏡と粉末X線回折法による試料評価と磁化率・電気抵抗・磁気抵抗測定による物性評価を行った。その結果、Al-Pd-Mn系においては、A171Pd21Mn8付近の組成においては、F型正20面体相は約750C以上で安定な高温相であること、複雑な回折像を示す立方準結晶(いわゆるF2M型)が低温相であることを見いだした。また、従来、低温相と解釈してきた高次規則相(F2型)はF型からF2M型への変態の過程で生じる中間相であることが判明した。また、Zn-Mg-Ho系においては規則格子反射の強度が合金組成に著しく依存すること、規則格子反射が強い正20面体相はZn60Mg30Ho10の組成近傍でのみ形成されることを確認した。さらに、この組成において、約480C〜563Cの高温側で、焼鈍温度の上昇とともに規則格子反射の強度が低下する事実を見いだした。これは、規則合金結晶と同様に、正20面体準結晶においても高温側で規則性が低下することを示している。6次元構造モデルに基づいて、Zn-Mg-Ho正20面体相の規則度を定義し、高温における規則度の低下が、Ho原子の配置の不規則化に関連していること、さらに電気抵抗の温度依存性と磁気抵抗の温度・磁場依存性が規則度の低下と明らかな相関を持つことなどを見いだした。これは、正20面体相準結晶の物性がその構造完全性によって制御可能であることを意味している点で重要である。

研究成果

• [文献書誌] S.Kashimoto: "Magnetic and electrical properties of a stable Zn-Mg-Ho icosahedral quasicrystal"Solid State Comm.. 109. 63-67 (1999)
• [文献書誌] S.Matsuo: "Ising model simulation of magnetic structures in a Zn-Mg-Ho structure model"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 553. 427-432 (1999)
• [文献書誌] A.Letoublon: "Stability of the F2-AlPdMn phase"Phil.Mag.Lett.. 80. 205-213 (2000)
• [文献書誌] T.Ishimasa: "Microdomain structure in the disordered Zn-Mg-Ho icosahedral phase"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. 1235-1240 (2000)
• [文献書誌] 石政勉: "規則格子の観点からみた準結晶構造"まてりあ. 39. 654-657 (2000)
• [文献書誌] I.Hirai: "Formation conditions of two quasiperiodic modifications of Al-Pd-Mn icosahedral phase studied by annealing method."Mater.Science Eng.. 294-296. 33-36 (2000)
• [文献書誌] M.Boudard: "Phase transition and diffuse scattering studies in the AlCuFe ternary system"Mater.Science Eng.. 294-296. 217-220 (2000)
• [文献書誌] T.Ishimasa: "Long-range and short-range F-type ordering in Zn-Mg-Ho icosahedral phase"Mater.Science Eng.. 294-296. 232-236 (2000)
• [文献書誌] H.Nakano: "Development of 3D visualization system for the study of physical properties of quasicrystals"Mater.Science Eng.. 294-296. 542-547 (2000)
• [文献書誌] S.Kashimoto: "Dependence of electrical resistivity and magnetoresistance on long range (F-type) ordering in Zn-Mg-Ho icosahedral quasicrystals"Mater.Science Eng.. 294-296. 588-591 (2000)
• [文献書誌] S.Matsuo: "Antiferomagnetic orderes in Ising model simulations in an icosahedral Zn-Mg-Ho structure"Mater.Science Eng.. 294-296. 633-637 (2000)