| 研究課題/領域番号 |
20540317
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
町田 光男 九州大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (40201769)
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| 研究分担者 |
塩野 正明 九州大学, 大学院・理学研究院, 助教 (80235499)
馬込 栄輔 東京理科大学, 理学部, 助教 (40408696)
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| キーワード | プロトントンネリング / 同位体効果 / 水素結合 / 誘電体 / 相転移 |
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| 研究概要 |
水素結合が関与する構造相転移を示す水素結合型誘電体において、水素結合の軽水素(プロトン)を重水素(デューテロン)で置換すると、転移温度(Tc)が顕著に上昇する。また、低温相でプロトンオーダーに伴って強誘電性などの物理的性質を示す。水素結合型誘電体の同位体効果と相転移の機構を理解するため、プロトントンネリングの検証、自発分極の起源について調べた。
(1)水素結合型強誘電体(CH_3)_2NH_2H_2PO_4の中性子構造解析を行い、そのデータを元にして量子力学計算(DVXα)を行い自発分極の出現機構について調べた。その結果、自発分極の主要な部分がプロトンオーダーによって誘起されることが分かった。
(2)KHCO_3(或はKDCO_3)においては、(HCO_3)^<2->_2ダイマーが形成されており、水素結合系はダイマー内で閉じている。従って、量子力学計算を行う場合ダイマー近似を適用することができる。KHCO_3とKDCO_3の中性子回折強度データの解析から得られたプロトン(KHCO_3)とデューテロン(KDCO_3)の核分布を求めた。その結果、デューテロンの核分布において、2つの平衡位置に対応するピークが明瞭に現れるのに対し、プロトンではピークは不明瞭になっていることが確認された。
これはプロトンとデューテロンのトンネリングの相異によるものと考えられる。現在、ダブルモースポポテンシャルから得られる振動子のシュレディンガー方程式を数値的に解き、核分布密度の相異を再現することを試みている。
(3)KH_3(SeO_3)2の中性子回折を行うため(JRR-3Mに設置されているFONDER)単結晶試料を作成した。
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