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2015 年度 実績報告書

準周期長距離秩序物質の低温相転移とフェイゾンに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14J02924
研究機関東北大学

研究代表者

山田 庸公  東北大学, 多元物質科学研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
キーワード準結晶
研究実績の概要

正二十面体準結晶における低温構造相転移の有無を明らかにする目的で、放射光X線を用いてCd-Yb正二十面体準結晶の回折図形の温度変化を調べた。この結果、80から180Kまでの温度範囲において基本反射ピークプロファイルの可逆変化を観測した。65から80Kの温度域でヒステリシスを伴う電気抵抗異常が観測されていること、半値全幅や格子定数の温度依存性には明瞭な異常はないことから、今回観測した可逆変化は相転移の前駆現象であると示唆される。さらに、Cd-Yb準結晶と同型であるCd-Mg-Yb、Zn-Sc及びCd-R(R=Gd, Dy, Tm)準結晶の結晶構造解析を試みた。Cd-Yb準結晶中の最大約60at.%のCdをMgに置換したCd-Mg-Yb準結晶について結晶構造解析を行った結果、CdサイトをMgがランダムに占有するのではなく特定のサイトを優先的に占有することが判明した。また、Mg置換によりF型超格子の短距離秩序が発達すること、そして約16at.%Mgで最も短距離秩序が発達し、Mg置換量が増加するに伴って次第に後退することが明らかになった。一方、Zn-Sc準結晶及びCd-R(R=Gd, Dy, Tm)準結晶について結晶構造解析を行った結果、ScとZnもしくはRとCdのケミカルディスオーダーが存在すること、そして同程度のフェイゾンデバイ‐ワラー因子を持つことが明らかになった。これらの準結晶についても低温構造相転移の有無を明らかにすることが今後の課題となっている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

Cd-Yb正二十面体準結晶について低温における基本反射ピークプロファイルの可逆変化の観測に成功し、準結晶における低温構造相転移の兆候を掴んだ。

今後の研究の推進方策

Cd-Yb正二十面体準結晶について、電気抵抗異常の温度域よりも低温側での放射光X線回折測定を予定している。本実験より、低温相の構造が決定されることが期待される。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件)

  • [学会発表] Au-(Si, Ga)-Yb系における新規準結晶の探索2016

    • 著者名/発表者名
      栗原拓也, 山田庸公, 大橋諭, 蔡安邦
    • 学会等名
      日本金属学会2016年春季講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(葛飾区、東京都)
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-26
  • [学会発表] Cd-Yb 正二十面体準結晶の低温単結晶 X 線回折実験2015

    • 著者名/発表者名
      山田 庸公, Laurent Guerin, Olivier Perez, Bertrand Toudic, Marc de Boisieu, 蔡安邦
    • 学会等名
      第20回準結晶研究会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(葛飾区、東京都)
    • 年月日
      2015-12-17 – 2015-12-19
  • [学会発表] Possibility of Phase Transition in Quasicrystal at Low Temperature2015

    • 著者名/発表者名
      Tsunetomo Yamada, Laurent Guerin, Olivier Perez, Bertrand Toudic, Marc de Boisieu,, An PangTsai
    • 学会等名
      Eighth French Research Organizations - Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials (Frontier2015
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス(仙台市、宮城県)
    • 年月日
      2015-11-29 – 2015-12-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Icosahedral quasicrystal and approximant phases in Au-Sn-R (R=rare-earth) alloy system2015

    • 著者名/発表者名
      Yoko Nakamura, Tsunetomo. Yamada, An Pang Tsai
    • 学会等名
      Toyota RIKEN International Workshop 2015
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市、愛知県)
    • 年月日
      2015-11-17 – 2015-11-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Atomic structure of R-Cd (R=Gd, Dy and Tm) icosahedral quasicrystals2015

    • 著者名/発表者名
      Tsunetomo Yamada, Hiroyuki Takakura, Tai Kong, Paul Canfield, Alan I. Goldman, Guiliaume Beutier, Marc de Boissieu
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(吹田市、大阪府)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] Atomic structure and diffuse scattering of ternary Yb-Cd-Mg icosahedral quasicrystal2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yamada, H. Takakura, M de Boissieu, A.P. Tsai
    • 学会等名
      Aperiodic2015
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-08-30 – 2015-09-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Atomic structure of R-Cd (R=Gd, Dy and Tm) icosahedral quasicrystals2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yamada, H. Takakura, T. Kong, P. Canfield, A.I. Goldman, G. Beutier, M. de Boissieu
    • 学会等名
      Aperiodic2015
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-08-30 – 2015-09-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Phason strain and structural perfection in the Cd-Yb icosahedral quasicrystal2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yamada, T. Watanuki, A. Machida, A.P. Tsai
    • 学会等名
      Aperiodic2015
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-08-30 – 2015-09-04
    • 国際学会

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公開日: 2016-12-27  

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