水素結合強誘電体における結合電子分布と相転移・同位体効果

氢键铁电体中的键合电子分布、相变和同位素效应

• 批准号: 07640429
• 负责人: 市川 瑞彦
• 金额: $ 1.34万
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07640429/
• 关键词: NaH_2PO_4; X線回折; 結合電子; 変形電子密度; 水素結合

強誘電体における自発分極は基本的な物理量であるが、その実体を微視的に明らかにするのは困難で、依然として非現実的と思われる点電荷モデルが用いられている。KH_2PO_4のようなPO_4イオンを含む水素結合強誘電体の典型物質における自発分極、構造相転移のメカニズムや同位体効果の起源を微視的な視点から明らかにするため、KH_2PO_4に比べ対称性の制約のない特徴をもつNaH_2PO_4を参照物質としてまず選び、30Kで精密なX線回折データを収集した。このデータを解析し、変形電子密度分布を得た。現在までに得られた結果は、以下に要約される。1.0.3〜0.6eA^3の大きさの変形電子密度の明瞭なピークがP-O結合の中間に認められた。2.各P原子核の位置に対して、P-O結合の変形電子密度のピークの対称的な位置に、-0.2〜-0.4eA^3の大きさの変形電子密度の凹みか肩が認められた。3.P-O結合のピークの高さと形は、P-O(H)結合よりもより高くより明瞭である。4.孤立電子対の領域の変形電子密度の分布は、P-O結合のピークの高さと形に比べより不明瞭である。5.〜0.2eA^3の大きさの変形電子密度のピークが、O-H結合の中間に認められた。このピークは、〜-0.4eA^3の大きさのより大きな変形電子密度の凹みを伴っている。6.得られた実効電荷は、形式的な点電荷の値に比べて中性の値にずっと近く、Na +0.2,P -0.7,O -0.7,H +0.5であった。7.得られたネット電荷や、プロトンサイトでの変形電子密度の凹みの大きさは、水素結合距離との間に線形関係が見られた。

铁电材料中的自发极化是一个基本物理量，但很难在微观上阐明其实质，并且仍然使用被认为不现实的点电荷模型。为了从微观角度阐明典型的含有PO_4离子的氢键铁电材料（例如KH_2PO_4）的自发极化、结构相变和同位素效应的起源，我们首先选择了与KH_2PO_4相比具有对称性约束的材料。以NaH_2PO_4为参比物质，具有无特性，在30K下采集了精确的X射线衍射数据。我们分析了这些数据并获得了变形的电子密度分布。迄今为止获得的结果总结如下。在P-O键中间观察到一个清晰的形变电子密度峰，大小为1.0.3~0.6eA^3。 2.在P-O键变形电子密度峰相对于各P核位置对称的位置，观察到大小为-0.2至-0.4eA^3的变形电子密度凹陷或肩部。 3、P-O键的峰高和形状比P-O(H)键更高、更清晰。 4.孤对电子区变形电子密度的分布比P-O键峰的高度和形状更不清楚。在O-H键中部观察到大小为5.~0.2eA^3的变形电子密度峰。该峰伴随着约-0.4eA^3 的较大变形电子密度降低。 6.得到的有效电荷比形式上的点电荷值更接近中性值，Na +0.2，P -0.7，O -0.7，H +0.5。 7.观察到获得的净电荷与质子位点处变形电子密度的凹度大小和氢键距离之间存在线性关系。