希土類合金準結晶におけるパノスコピック構造制御とその物性研究

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パノスコピックな階層秩序を特徴とする準結晶、その初項に対応する周期構造である近似結晶を研究対象として以下の成果をあげた。1.Cu-Al-Sc合金において正20面体準結晶、1/1近似結晶、および2/1 1/1 1/1近似結晶を発見し、その形成条件を調べた。この合金では準結晶は準安定相であり、2種の近似結晶が安定相であることが判明した。2.階層秩序の初項にあたるクラスターの構造を調べるため、Zn-Sc1/1近似結晶(低温相)のX線構造解析を行った。その結果、クラスターは、第1殻:Zn正12面体、第2殻:Sc正20面体、第3殻:Znのicosidodecahedronから構成されている事を確認した。Znの正4面体が内部に含まれているので、第1殻は著しく歪んでいる。第1、2、3殻相互の結合においては最密パッキングの原則が守られているのに対して、4面体と第1核間の結合様式は異なる点が興味深い。3.Feが磁気モーメントを持つ安定正20面体準結晶Zn-Fe-Scの低温磁気秩序について、磁化測定と中性子散乱を用いて調べた。この準結晶では凍結温度7Kのスピングラス相が生じた。それに対応して、磁気回折にはBragg反射は生じず、単範囲秩序を反映した磁気散漫が観測された。さらに、Scを半分程度希土類元素HoまたはTmで置換した準結晶についても同様の実験を行ったが、長距離磁気秩序は出現しなかった。