アルカリ金属流体の低密度化による電子強相関金属相の形成とそのミクロ構造の解明

通过降低碱金属流体的密度形成强电子相关金属相并阐明其微观结构

• 批准号: 18760495
• 负责人: 松田 和博
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760495/
• 关键词: アルカリ金属; 電子ガス; X線回折・散乱; 放射光; ミクロ構造; 小角散乱

近年の多体理論の進展により、低密度電子ガスの圧縮率が負となることが明らかにされている。負の圧縮率は、いわゆる総和則により、電子系の電荷遮蔽効果を記述する誘電関数が負となることに相当する。金属流体では、電子系とイオン系は強く結合しており、電子系の電荷応答の大幅な変化は、電子ガスを介したイオン間の有効相互作用を大きく変化させる。低密度化により電子系の誘電関数が負となる状況では、イオン間の有効相互作用が、より引力的になることが考えられる。本研究では、アルカリ金属流体の超臨界状態を利用して低密度電子ガス系を実験的に実現し、流体中のイオン系のミクロ構造を調べることにより、未だ解明されていない低密度電子ガス系における負の誘電関数の物理的本質について解明することを目的とする。これまで報告者が実施してきた流体ルビジウムのX線回折実験の結果によれば、体積膨張による平均原子間距離の増大にも関わらず逆に二体相関関数から得られた最近接の原子間距離が縮小するというミクロ構造の変化を見出した。このことは、イオン間相互作用が低密度化に伴いより引力的になることを示し、電子系の負の誘電関数に起因する構造変化である有力な証拠を得ている。本年度は、同族元素のカリウムを対象とした。これまで流体試料の気密接合の実現に高温ロウ材を用いてきたが、流体カリウムの場合、ロウ材による溶接箇所が、1100℃付近で腐食されるという問題があった。ロウ付け溶接に代わる接合技術として、ロウ材を用いない電子ビーム溶接を利用したセルの開発に成功し、融点近傍から1600℃までのカリウムのX線回折実験を実現した。流体ルビジウムと同様に低密度化に伴い、最近接の原子間距離の低下が観測され、電子ガス系の負の誘電関数との関連を示唆する結果となった。

In recent years, the progress of many-body theory has been made, and the pressure reduction rate of low-density electrons has changed from negative to bright. The negative voltage contraction ratio is equal to the negative voltage and the electron system charge shielding effect is described. The interaction between the electron system and the metal fluid is strongly combined. The charge of the electron system changes greatly. The density of the electron system is reduced, and the inductive relationship between the electron system and the gravitational force is reduced. In this study, we aim to investigate the physical nature of negative inductive charge relationships in low-density electron systems in supercritical metal fluids. The results of X-ray backscattering of the fluid were analyzed. The average interatomic distance increased due to volume expansion, and the average interatomic distance decreased due to the inverse binary correlation. The interaction between the electron and the electron system has been proved to be the cause of the decrease in density, the decrease in gravity, and the decrease in the negative induction coefficient of the electron system. This year, the same group of elements were identified. This is a problem in the practice of tight bonding of fluid samples at high temperatures, in the case of fluid separation, in the solution of material bonding, and in the vicinity of 1100℃. The successful development of electronic fusion bonding technology and the X-ray reflection of fusion bonding technology near melting point up to 1600℃ have been realized. The density of the fluid is reduced, the distance between the nearest atoms is reduced, and the negative inductive relationship of the electron system is demonstrated.

项目成果

低密度アルカリ金属流体のミクロ構造研究

低密度碱金属流体的微观结构研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 松田和博;乾雅祝;成瀬聖;林健太郎;梶原行夫;田村剛三郎
• 通讯作者: 田村剛三郎

Instability of the Electron Gas in an Expanding Metal

膨胀金属中电子气的不稳定性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Physical Review Letters 98
• 作者: Siripunvaraporn;W.;M.Uyeshima;G.Egbert;Shingo Yoshida;K.Matsuda
• 通讯作者: K.Matsuda

Structural instability and the metal-non-metal transition in expanded fluid metals

膨胀流体金属中的结构不稳定性和金属-非金属转变

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Non-Crystalline Solids (印刷中)(to be published)
• 作者: N.Ishikawa;N.Tanaka;T.Ohno;Y.Nishimoto;K.Tamura
• 通讯作者: K.Tamura

Heavy particle dynamics in liquid Se : Inelastic X-ray scattering

液态 Se 中的重粒子动力学：非弹性 X 射线散射

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal Physical Society of Japan 76
• 作者: M.Inui

Structural study of expanded fluid cesium

膨胀流体铯的结构研究

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Physics: Conference series 98
• 作者: K. Matsuda;S. Naruse;K. Hayashi;K. Tamura;M. Inui and Y. Kajihara
• 通讯作者: M. Inui and Y. Kajihara