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2012 年度 実施状況報告書

水の液-液相転移と「速い音速」現象:ゆらぎ=エントロピーの直接測定

研究課題

研究課題/領域番号 24740265
研究機関広島大学

研究代表者

梶原 行夫  広島大学, 総合科学研究科, 助教 (20402654)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワード液体 / ゆらぎ / 相転移 / 非弾性散乱 / 小角散乱
研究概要

本研究の目的は、液体中のゆらぎの直接観測を行うことである。今年度は、以下4つの液体系に対して実験を行った。
①水-メタノール系:超音波速度の組成依存性に異常が見られ、構造と音速の関係が古くから議論されてきた系である。この系に対して非弾性紫外線散乱(IUVS)測定を行い、当該周波数領域の音速を決定した。超音波速度とは異なる値が得られ、ゆらぎによる緩和現象の議論が期待できる。②Bi-Ga系:代表的な2相分離系である。X線小角散乱(SAXS)測定を行い、相分離に伴い密度ゆらぎが発散傾向を示すことを観測した。③Ge-Te系:(これまで研究を行ってきた)Se-Te系同様、本系では密度や超音波速度に異常が観測され、低密度相-高密度相の相転移が議論されてきた。この系に対して、SAXS、非弾性X線散乱(IXS)測定を行い、連続転移領域でそれぞれ、密度ゆらぎ、「速い音速」度合いが極大を示すことを、初めて観測した。④Pb-Sn系:代表的な2元共晶系である。SAXS測定を行い、組成、温度に対する密度ゆらぎの変化の観測に初めて成功した。
また、液体の超音波測定装置の立ち上げを行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究計画から測定対象を一部変更・追加したが、全体としては目的に向かって計画以上に研究は進んでいる。
①水-メタノール系については、SPring-8におけるIXS測定の課題が採択され、2013年5月末に実験予定である。予定通りの進捗状況である。また予定にはなかったが、イタリア放射光施設にてIUVS測定を行い、我々のシナリオを補強する結果が得られたことは、計画以上の進捗である。②Bi-Ga系については、実験的困難も覚悟していたが、SAXS測定について問題なく成功することができた。③Ge-Te系は計画にはなかったが、我々の主張を補強する重要なデータが得られ、目的達成に向け、予定以上の成果となっている。
④単純な共晶系(Pb-Sn系)でもゆらぎの変化が観測できたことは、研究計画にはなかった新たな方向性が拓けている。
上記追加の実験等を優先したため、IXS用の低温容器の開発、超音波測定装置の開発については予定より遅れている。

今後の研究の推進方策

IXS実験については、水-メタノール系、2相分離系を予定通り遂行する。
研究目的達成に向けては、超音波測定も重要な位置を占めているが、他の実験を優先したため、装置の立ち上げが現在やや遅れている。今後、高温(<1000度)、低温(>-20度)での測定が可能な測定容器の開発を行い、実際の測定を遂行する。
研究成果については、国内学会での発表の他、アメリカ・スタンフォードで開かれる非弾性X線散乱国際会議(IXS2013)での発表を行う。

次年度の研究費の使用計画

SPring-8での実験に必要な消耗品が約40万円、旅費が約10万円である。超音波測定用の消耗品が約40万円。
そのほか、国際会議の旅費に約30万円を予定している。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2012 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Density fluctuations at the continuous liquid-liquid phase transition in chalcogen systems2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajihara, M. Inui, K. Matsuda, T. Nagao, and K. Ohara
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 86 ページ: 214202 (4pp)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.214202

    • 査読あり
  • [学会発表] 共晶系合金液体・錫-鉛系のX線小角散乱実験

    • 著者名/発表者名
      梶原行夫、乾雅祝、尾原幸治
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
  • [学会発表] 液体Ge-Te混合系のX線小角および非弾性X線散乱測定

    • 著者名/発表者名
      梶原行夫、乾雅祝、千葉文野、筒井智嗣、アルフレッド・バロン、尾原幸治
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
  • [備考] 梶原行夫研究業績リスト

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/kajihara/publications.html

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公開日: 2014-07-24  

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