| 研究課題/領域番号 |
25800195
|
|---|
| 研究機関 | 岐阜大学 |
|---|
研究代表者 |
松岡 岳洋 岐阜大学, 工学部, 助教 (10403122)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| キーワード | 金属水素化物 / 金属絶縁体転移 / 高圧力 / X線回折測定 / Raman散乱測定 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究は高い密度で水素を含有する金属水素化物を合成し，それに高圧力を加えることで，金属イオンによって超高密度水素が電子ドーピングされて金属化した状態，すなわち金属水素状態を創出することを目的とする．これによって，単体H2では未だ実現に至らない金属水素の魅力的な物性を明らかにする．
2014年度はリチウム水素化物（LiHx），ベリリウム水素化物（BeHx），カルシウム水素化物（CaHx）について，高温高圧環境を利用した合成を試み，生成した水素化物のX線回折測定とRaman散乱測定による物性評価を行った．
LiHxについては，2013年度において観測した立方晶のLiHxが，同じ温度圧力条件（LiをH2中で加熱，5 GPa, 1800 K）で再現よく得られ，立方晶LiHxの合成方法を確立した．また，立方晶LiHxは180 GPaまで金属化を起こさないことを明らかにした．一方，Raman散乱測定から結晶内にH2-イオンが存在することを強く示唆する結果が得られた．
BeHxについては，前年度の再現実験（BeをH2中で加熱，5~7 GPa, 2000 K）から，結晶BeHxとアモルファスと考えられるBeHxが生成することを明らかにした．結晶BeHxは六方晶の結晶構造を持ち，そのc軸の格子定数が同じ六方晶の結晶構造をもつ単体Beの約6.9倍に達する．また，結晶BeHxは15 GPaまで安定に存在することを明らかにした．
CaHxについては，CaH2を高温高圧水素雰囲気下（5 GPa, 2000 K）に置いたところ，斜方晶のCaH2から別の複雑な結晶構造（現在解析中）への変化を観測した．この相はCaの高温高圧相とも異なることから，新奇CaHxの合成が確認された．一方，このCaHxは40 GPaまで金属化しないことが明らかとなった．
|
| 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
本年度における当初目標は①LiHxの金属化の検出，②LiHxとBeHxの結晶構造と試料内の水素原子位置の解明，③LiHxとBeHxの圧縮下における物性変化の解明，④CaHxの合成と圧縮実験であった．
LiHxについては，（a）立方晶のLiHxの合成方法を確立した．（b）立方晶のLiHxは180 GPa以下の圧力では金属化を起こさないことを明らかにした．（c）結晶構造内に，周囲とのイオンとの相互作用により分子が引き伸ばされたH2-イオンが存在することを強く示唆する結果が得られた．（c）については，本研究で目的とする金属イオンによる電子ドーピングが起こっていると考えられ，本研究は概ね順調に進展していると考えられる．
BeHxについては，（a）高温高圧環境下で2つのBeHx（結晶，アモルファス）が生成することを明らかにした．（b）結晶BeHxは六方晶の結晶構造をもつことを観測した．（c）結晶BeHxは15 GPaまで安定に存在することが明らかになった．以上から，目標である②と③について，概ね順調に進展していると考える．
CaHxについては（a）高温高圧環境の適用により，新奇CaHxの合成に成功した．目標の④について順調に進展していると考える．
以上から，当初の研究目標に対して概ね順調に進展していると考える．
|
| 今後の研究の推進方策 |
2015年度については，2013，2014年度に得られた実験結果と本研究課題の当初計画に基づき，対象とする試料をLiHxとBeHxに絞り込んで以下の３項目を行う．
①LiHxとBeHxの金属化の検出．これまでに得られた立方晶LiHxと結晶/アモルファスBeHxについて，200 GPaを超える圧力まで加圧を行い，金属化の探索を行う．
②LiHx及びBeHxの結晶構造と試料内の水素原子の存在状態の解明．水素を重水素に置換したLiDxとBeDx及び，Liをその同位体である6Liに置換した6LiHxについてRaman散乱測定を行い，これまでに観測したRaman活性モードの起源を明らかにする．これにより，水素原子と周囲のイオンとの相互作用を解明し，X線回折測定と合わせてLHxとBeHxの結晶内における水素原子の存在状態を含む構造物性を，包括的に明らかにする．
③BeHxの生成条件の解明．圧力値を変化させながら高温高圧水素雰囲気においてBeHxを合成し，X線回折とRaman散乱測定によって結晶及びアモルファスBeHxの生成条件の解明を行う．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
年度末に実施した出張について旅費の精算を行ったところ，当初予定よりも少額で済んだため，次年度使用額が生じた．
|
| 次年度使用額の使用計画 |
2014年度に生じた次年度使用額は，2015年度において請求した助成金と合わせて物品費及び旅費に充当する．
|
