研究課題
RENi5，RE2Ni4ユニット（RE：希土類元素）の積層構造からなるLa2Ni7の水素吸蔵過程で生じるRE2Ni4ユニット層の周期的なせん断変形を伴う変態の素過程を室温での圧力－水素（PCT）線図およびX線回折，透過電子顕微鏡，走査透過電子顕微鏡（STEM：scanning transmission electron microscopy）観察から解明を試みた．このせん断型相変態は，30％もの大きな格子膨張を伴ってはじめにRE2Ni4ユニットが水素化し，引き続いて起こるRENi5ユニットの水素化過程でRE2Ni4ユニット層内で生じる周期的なせん断変形であり，水素化の第1サイクルでRE2Ni4ユニット層で生じ，その後の高H/M比を伴う一連の水素化物の形成，分解過程でも安定で，その構造は崩れることはない．また，水素圧力を可能な限り下げても逆変態は起こらない．この周期的なせん断変形の結果，結晶格子は六方晶（空間群P63/mmc）から斜方晶（空間群Cmcm）へと相変態する．X線回折でもこの2つの空間群の区別は可能であり，これまでの他者の研究でこれが明らかにされなかった理由は不明である．このせん断変形は，六方晶格子では底面（積層面）に平行で，(0001)1/6<1100>と表される．このため3つの等価な方向があり，せん断ベクトルの方向により3つのバリアント（斜方晶）が形成される．このせん断ではRE原子面だけでなく，Ni原子面にもせん断変位が生じるが，引き続いて起こる高H/M比を伴う一連の水素化物の形成ではせん断変位が生じたNi原子面のNi原子のうち半数に逆方向のせん断が生じ、この半数のNi原子の正逆方向のせん断が出し入れ可能な可逆的水素の挿入・脱離と密接に関連していることが明らかになった．
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Applied Physics Express
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DOI:10.1143/APEX.5.035203
International Journal of Hydrogen Energy
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