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[1]低温19-300K、高圧力(0-5GPa)下でX線回折実験を行い、結晶構造パラメータの圧力依存性と構造相転移を詳細に調べ、固体酸素の低温高圧相図を確立した。(1)19-240Kの低温では、これまでラマン散乱実験で報告されている結果とは異なり、α'、δ'そしてδ相は観測されず、反強磁性を示すα相が広い圧力領域で安定に存在し、7.6GPa付近でε相へ相転移することが明らかになった、格子定数の異方的圧縮性から、反強磁性秩序が7GPa付近まで保たれている解った。(2)α-δ相境界が8GPaの圧力で240-260Kと予想以上に高温にあること、(3)α-δ相は二次相転移であること(4)δ相はα相と同じ反強磁性秩序を持つことが明らかになった。
[2]金属酸素相の構造はこの相での超伝導の発見以来多くの研究者の注目を集めている。また、金属水素の構造とも重要に関連する。本研究により、固体酸素金属相(ζ相)の構造が空間群:Pc/mをもつ単斜晶で説明できることを突き止めた。酸素の分子磁性や金属化の過程を議論した。
[3]固体酸素高圧相の単結晶育成を行い、結晶評価および構造解析を行った。その結果、(1)δ相:9.6GPaで単結晶育成に成功した。X線振動写真により、結晶性の評価と、格子定数の精密決定を行った。この結果、X線磁気回折法を使えば酸素分子の持つ磁気モメントの大きさとその秩序配置の決定が可能であることが検証された。(2)ε相:11GPa、13GPaおよび16.5GPaでε相の単結晶を作成し、X線振動写真からかなり結晶性の評価と、格子定数の精密決定を行った。
[4]固体酸素の金属化と超伝導との関連研究を行った。固体酸素と同じ等核2原子分子性固体である、固体水素の粉末X線回折研究を100GPa付近まで行い構造相転移及び固体酸素との類似性が議論された。超高圧発生法の技術開発を目的にリン(P)金属チタン(Ti)のマルチメガバール領域でのX線回折実験を行い、100GPa以上で2つの新しい高圧相転移を発見した。
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