M_3H(XO_4)_2型結晶の低温相転移と水素結合

M_3H(XO_4)_2型晶体的低温相变与氢键作用

基本信息

批准号：
05640367
负责人：
市川瑞彦
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.K_3(SeO_4)_2の室温及び30Kにおける構造解析M_3H(XO_4)_2型水素結合結晶は、我々が名付けた「0次元水素結合ネットワーク」をもつ物質群で他の物質に比べて低い転移点をもち,KH_2PO_4のように「H→D置換」により大きな(〜100K)転移点の上昇がある(同位体効果)他,3つの物質では「D→H置換」で相転移が消失するという極めて興味ある性質をもつ。このM_3H(XO_4)_2型結晶においても,他の1〜3次元水素結合ネットワークをもつ物質群で我々が見出した「転移温度と水素結合距離の線形関係」が成立しているかどうかをみるため,このグループの中で最も低い転移点をもつK_3H(SeO_4)_2の室温及び30KでのX線構造解析を行った。その結果,さきに得られた他のメンバー結晶の結果と併せ,次の結論を得た。即ち,M_3H(SeO_4)_2型結晶においても「線形関係」が成立し,「線形関係」が0〜3次元水素結合ネットワークをもつ結晶に共通するものであること。また,「線形関係」は水素結合の幾何学的特徴がH化合物かD化合物かによらず転移点を決定していることから,従来の「プロトン・トンネリング・モデル」の否定的証拠を与えるものであること。2.KH_2PO_4(KDP)及びKD_2PO_4(DKDP)の結合電子密度の研究上の問題をさらに発展させ,相転移機構・分極の担い手・同位体効果の起源を微視的に明らかにするため,典型的強誘電体であるKDP及びDKDPの,特に水素結合に関係した電子密度を求める試みを,水素結合強誘電体で始めて行った。現在KDP(128K)及びDKDP(230K)のデータを解析中であるが,大筋の様相が明らかになりつつある。

1、室温下K_3(SeO_4)_2和30K M_3H(XO_4)_2型氢键晶体的结构分析是我们命名的一组具有“0维氢键网络”的物质，具有较低的转变点高于其他物质。除KH_2PO_4外，由于“H→D取代”（同位素效应）而导致相变点大幅增加（~100K），这三种物质中的相变均因“D→H取代”而消失，即非常具有有趣的特性。为了了解我们在具有一维至三维氢键网络的其他物质中发现的“转变温度与氢键距离之间的线性关系”是否也适用于这种 M_3H(XO_4)_2 型晶体，我们进行了K_3H(SeO_4)_2在室温和30K下的X射线结构分析，K_3H(SeO_4)_2在该族中具有最低的转变点。结果，结合之前对其他成员晶体获得的结果，得到以下结论。换句话说，即使在M_3H(SeO_4)_2型晶体中，“线性关系”也成立，并且“线性关系”对于具有0至3维氢键网络的晶体来说是常见的。此外，“线性关系”为传统的“质子隧道模型”提供了反面证据，因为无论是H化合物还是D化合物，氢键的几何特征决定了转变点。。 2、为了进一步开展KH_2PO_4（KDP）和KD_2PO_4（DKDP）成键电子密度的研究问题，从微观上阐明相变机制、极化的载流子以及同位素效应的起源，我们进行了一次尝试首次在氢键铁电材料中测定了铁电材料KDP和DKDP的电子密度，特别是与氢键相关的电子密度。我们目前正在分析 KDP (128K) 和 DKDP (230K) 数据，总体情况正在变得清晰。