中性子ならびにX線回折比較法による準結晶のケミカルな構造観察

使用中子和 X 射线衍射比较方法观察准晶体的化学结构

基本信息

批准号：
02212205
负责人：
福永俊晴
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02212205/
关键词：
準結晶中性子回折 X線回折原子構造 FK相近似結晶平均自由行程

项目摘要

準結晶は非整合な構造を持つが、その非整合性のスケ-ルが結晶学に許されない回転対称性による幾何学的な制限によって決定されている。そのスケ-ル比を有理数で近似することで、準結晶と局所的に類似な周期構造を得ることができる。これを近似結晶と呼んでいる。20面体型準晶(Iー相)はMgーAlーZnを始めとする菱形30面体型準結晶とAlーMnーSiを始めとするマッカイ20面体型準結晶に分類できる。前者にはFrankーKasper相(FKー相)、後者にはαーAlMnSi結晶相が近似結晶(Aー相)として存在することが知られている。本研究ではMg基のIー相、FKー相およびAー相の原子構造を中性子回折ならびにX線回折で観察しその相違と物性との関連を議論した。熱処理を行ない良質化したI相とFK相合金の中性子回折ならびにMokαを用いたX線回析によって求めたRDF(r)とBergman et al.が求めたFK相の結晶構造より計算した原子対相関との比較を行った。実験より求めたFK相のRDF(r)は計算によって求めた原子対相関をよく反映しており、またI相のRDF(r)も10Aの範囲内でFK相のデ-タと極めてよく一致していることがわかった。ところが、50A領域までG(r)を比較してみると、ある特定の領域で位相のずれと構造の差が認められ、しかも FK相の格子常数である17Aあたりで最初の不一致が生じていることが聖らかになった。この特徴は本研究で調べた全てのI相とFK相の間に認められた。これに対して、A相とI相のG(r)は50Aまでこのような目立ったずれは観察できなかった。電気伝導特性におけるFK相の平均自由行程A_Fは常に10ー15Aであるのに対し、A相のA_Fの値がI相と変らない小さな値を持つ。このことはFK相において周期性を回復するスケ-ルがちょうど平均自由行程A_Fの大きさになっていることと深い関係があることを示唆しており、構造の特性が物理的性質をある程度反映しているものと考えられる。

准晶体的结构不一致，但是它们的不一致的尺度是由旋转对称性引起的几何限制确定的，而旋转对称性在晶体学中不允许。通过以合理数量近似比率，可以获得与准晶体相似的周期结构。这称为近似晶体。 iCthedral准晶体（I-phase）可以分类为钻石形的3octahedral准晶体，例如Mg-Al-Zn和Mackai Icohedral准晶体，例如Al-Mn-Si。众所周知，前者具有Frank-Kasper相（FK相），后者的α-AlmnSi晶体相是近似晶体（A-相）。在这项研究中，使用中子和X射线衍射观察到了MG组的I期，FK期和A期的原子结构，并讨论了它们的差异与物理性质之间的关系。我们通过X射线衍射和MOKα与通过X射线和MOKα相比，通过热处理和提高I-相和FK相合金质量获得的RDF（R）与根据Bergman等人获得的FK相的晶体结构计算得出的原子对相关性。从实验获得的FK相的RDF（R）很好地反映了通过计算获得的原子对相关性，发现I相的RDF（R）也与10A范围内的FK相的数据匹配。但是，当将G（R）比较到50a区域时，在某个区域中观察到相移和结构差异是神圣的，并且初始不一致发生在17a左右，即FK相的晶格常数。在本研究中检查的所有I和FK阶段之间观察到了此功能。相比之下，无法观察到50a的A期和A期I的明显偏差。 FK阶段的平均自由路径在电导率上始终为10-15a，而A期A的值始终为较小的值，这与第1阶段保持不变，这表明在FK阶段中恢复周期性的比例与平均自由a_f的幅度具有深厚的关系。