| 研究課題/領域番号 |
17204032
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
青木 勝敏 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主席 (30356331)
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| 研究分担者 |
竹村 謙一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 物質・材料研究機構ナノ物質ラボ, 主席研究員 (20171671)
清水 克哉 大阪大学, 極限量子科学研究センター, 教授 (70283736)
清水 宏晏 岐阜大学, 工学部, 教授 (80023258)
常行 真司 東京大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90197749)
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| キーワード | 希土類金属 / 水素化物 / 構造転移 / 金属転移 / 高圧 |
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| 研究概要 |
希土類金属の三水素化物の高圧構造シークエンス(六方晶-長周期構造-立方晶)が確立された。スカンジウム三水素化(ScH_3)の放射光X線回折測定による高圧構造測定の結果、イットリウム三水素化物(YH_3)と同様に、六方晶構造から長周期構造を経て立方晶へ構造相転移を起こすことが観測された。長周期積層構造は30〜40GPaの圧力領域で存在する。また、六方晶-長周期構造への転移圧力は希土類金属のイオン半径でスケーリングされることが見出された。
長周期構造の電子状態の特徴は加圧によるバンドギャップの急激な減少である。YH_3で観測された長周期構造の変化率-0.14eV/GPaは六方晶構造の-0.02eV/GPaの7倍にもなる。バンドギャップは水素-金属原子間のs-d混成軌道における軌道の重なりの大きさを反映していると考えられることから、長周期構造では金属面の六方晶型から立方晶型への段階的移行に伴って、金属格子内の水素原子位置が大きく変わるものと推測される。長周期構造のラマンスペクトルの圧力変化から水素原子の変位や無秩序化が示唆されており、今後、中性子回折による水素原子位置の決定実験によって圧力誘起のバンドギャップクロジャーを伴う絶縁体-金属転移の機構解明に繋がる重要な研究成果が得られた。
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