X線回折法による希土類元素を含む結晶中の電子密度分布解析

使用 X 射线衍射法分析含稀土元素晶体中的电子密度分布

• 批准号: 08220103
• 负责人: 田中 清明
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08220103/
• 关键词: X線回折法; X線精密測定; 電子密度分布解析; 希土類錯体; 4f電子密度分布; 結晶場理論; 多重反射; 非調和熱振動

本研究では、立方晶CeB_6のCe-4f電子による山を、165Kで測定したデータに基づく変形密度図上に見いだすとともに、結晶場理論を用いて、これを定量的に解析した。これは、筆者の知る限りでは、世界で初めての例である。X線回折法では、従来、4f電子密度の測定は困難であると考えられていたが、本研究で多重反射を避ける方法等の測定法の改良を行うとともに、4f電子密度解析を行える解析プログラムを開発する等により上記の研究が可能になった。また、4f-電子は、原子核の近傍に位置するため、非調和熱振動と4f電子密度分布が分離できるか確認する必要があるが、X線回折法で測定される温度因子の温度変化より、非調和熱振動の影響を調べた。100K,165K,230K,298KでCeB_6の精密構造解析を行った。X線回折法で求められる温度因子から計算されるCe原子の平均二乘振幅は、温度と共に線形に変化するので、Ce原子は非調和熱振動をしていない。したがって、測定した4f電子密度は非調和振動によらないことが明確になった。4f電子密度分布がX線回折法で実測できることは、一連の実験で定量的に確かめられた。しかし今後、この研究を更に発展させるためには、スピン-軌道相互作用を第一義的に考慮した原子軌道モデルを導入する必要がある。また、本研究で取り扱った高対称場中のf-電子だけでなく、一般の希土類錯体中のf-電子密度をX線回折法で測定できるようにしたい。そこで、本年度は更に両円測角器を改良し、0.1〜0.2mmの大きさの自然面に囲まれた結晶の面間角度と大きさを測定出来るようにした。この装置を使用して、一般的な希土類錯体Na_9[EuW_<10>O_<36>]・32H_2Oの吸収補正を行う。最近の研究で、放射光を使用すれば、希土類結晶の精密測定も、現在の実験室における有機結晶の精密測定と同程度の精度で、測定出来る可能性のあることが明確になった。最先端の装置の利用も含めて、今後も、総合的にX線回折法による希土類錯体の研究を推進する。

In this study, the electron density of Ce-4f in cubic CeB_6 was measured at 165K. The crystal field theory was applied to the analysis of Ce-4f.これは、笔者の知る限りでは、世界で初めての例である。The X-ray reflection method is difficult to measure, and the method of multiple reflection avoidance is possible to improve. 4f electron density distribution is necessary to confirm the separation of 4f electron density distribution, X-ray reflection method is necessary to determine the temperature factor and the influence of 4f electron density distribution on the temperature variation of 4f electron density distribution. 100K,165K,230K,298K CeB_6 fine structure analysis The average squared amplitude of Ce atom is calculated by X-ray reflection method. The temperature factor is calculated by X-ray reflection method. The average squared amplitude of Ce atom is calculated by X-ray reflection method. The average squared amplitude of Ce atom is calculated by X-ray reflection method. The electron density is determined by the harmonic vibration. 4f Electron density distribution is measured by X-ray reflection method. In the future, it is necessary to consider the introduction of atomic orbitals in order to further develop the study of atomic orbitals. In addition, in this study, the f-electron density in high-symmetry fields and the f-electron density in general rare earth complexes were measured by X-ray backscattering. This year, the angle between the crystal planes of 0.1 ~ 0.2mm was measured by the improved angle finder. This device is used to correct the absorption of Na_9[EuW_<10>O_<36>]·32H_2O. Recent studies have shown that the use of radioactive light in the precise measurement of rare earth crystals has led to a clear understanding of the accuracy of the precise measurement of organic crystals at the same level. The application of the most advanced devices, including the X-ray backscattering method, and the study of rare earth errors in the future will be promoted.

项目成果

Ishida,W.: "Emission and reaction induced by ionizing radiation in 2,5-distyrylpyrazine Molecular crystal : A comparison to the photo-illuminated systems." Bull.Chem.Soc.Jpn.(submitted). (1997)

Ishida,W.：“2,5-二苯乙烯吡嗪分子晶体中电离辐射诱导的发射和反应：与光照明系统的比较。”

田中清明(分担): "結晶解析ハンドブック" 共立出版(日本結晶学会編)(刊行予定), (1997)

田中清明（撰稿人）：《晶体分析手册》Kyoritsu Shuppan（日本晶体学会编）（待出版），（1997）

Kiyoaki Tanaka: "4f-Electron Density Distribution in Crystals of CeB_6 at 165K and its Analysis based on the Crystal Field Theory" Acta Crystallogr.B53. 143-152 (1997)

Kiyoaki Tanaka：“165K 时 CeB_6 晶体中的 4f 电子密度分布及其基于晶体场论的分析”Acta Crystallogr.B53。

Kiyoaki Tanaka: "X-ray Analysis of 4f-Electron Density in CeB_6 Crystals at 165K" Proceedings German-Japanese Workshop on the Use of Ultra-short Wavelength Photons and γ-rays for Analysis of Electronic States of Solids.133-136 (1996)

Kiyoaki Tanaka：“165K CeB_6 晶体中 4f 电子密度的 X 射线分析”论文集德日研讨会，关于使用超短波长光子和 γ 射线分析固体电子态。133-136（1996 年） ）

Hori,K.: "Crystalline Polymorphysm and phase transition behavior of mesogenic 4-heptyloxy-4′-cyanobiphenyl(70C8)" Bull.Chem.Soc.Jpn.69. 891-897 (1996)

Hori, K.：“介晶 4-庚氧基-4-氰基联苯 (70C8) 的晶体多晶型和相变行为”Bull.Chem.Soc.Jpn.69 (1996)。