中性子散乱による準結晶の原子構造の観察

通过中子散射观察准晶体的原子结构

• 批准号: 63630502
• 负责人: 福永 俊晴
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Tohoku University
• 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: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-63630502/
• 关键词: 準結晶; 中性子回折; 原子構造; 部分構造因子; 準結晶; 中性子回折; 原子構造; 部分構造因子

Al-Mn合金中に5回対称を持つ20面体相が発見されて以来、準結晶の研究が活発に行なわれてきている。本研究では、準結晶の原子構造を中性子散乱の特徴を生かして観察し、原子構造に関する知見を得ることを目的とする。本年度はまずAl_<80>V_<17>Si_3準結晶を雰囲気調整可能な液体急冷装置を用いて作製した。この準結晶が単相であることをX線回折で確認した後、中性子回折実験を行った。Al_<80>V_<17>Si_3の一成分であるV原子は、中性子に対する干渉性核散乱振幅がほとんど零であるので、中性子回折ではV原子は見えず、またSi原子は合金組成量がAl原子に比べて極端に少いので、散乱強度に対するSi原子の寄与は非常に小さくなる。故に、Al_<80>V_<17>Si_3準結晶の中性子回折実験を行うことにより、我々は、Al-Al原子対相関のみを直接観察することが出来た。準結晶中の部分相関を観察した例はこれまで無く、本研究により、世界で初めて準結晶の部分構造因子を導出することができた。このAl-Al部分構造因子をフーリエ変換することによって得られたAl-Al部分動径分布関数(RDF)の第1ピークの面積から、第1隣接の原子数は12.1個となり、これはまさに第1隣接原子配列が20面体からなっていることを示している。X線回折実験から得られた2体分布関数g(r)と中性子回折実験から得られたg(r)の差をとると、V-M相関(M=Al,VorSi)のみを導出することができた。このV-M相関を示すgV-M(r)とAl-Al相関のみを示すgAl-Al(r)の比較により、splitした第2ピークの相対強度がお互いに異なっていることが観察された。この結果は、準結晶中のAl原子が占める位置とV原子が占める位置が異なっていることを示唆している。

自从在Al-MN合金中发现了具有五个对称性的准晶期以来，已积极进行了准晶体研究。这项研究旨在通过利用中子散射的特征来获得有关准晶体原子结构的知识。今年，Al_ <80> V_ <17> SI_3准晶体首先是使用可以调整到大气的液体淬火装置制备的。确认该准晶体是X射线衍射的单相后，进行了中子衍射实验。 V原子是Al_ <80> v_ <17> SI_3的一个成分，中子的核散射振幅几乎为零，因此中子衍射中不可见V Atom，并且由于Si Atom的合金组成非常小，因此与Al Al Alom相比，SI ATOM对散射强度的贡献非常小。因此，通过进行Al_ <80> v_ <17> SI_3 Quasicrystalline的中子衍射实验，我们只能直接观察Al-Al-Al-Al-Anomic对相关性。从未有过观察到类晶体中部分相关性的例子，这项研究使世界上第一次获得了准晶体的部分结构因素。从通过转化Al-Al-Al-Alt径向分布函数（RDF）获得的Al-Al部分径向分布函数（RDF）的第一个峰的面积（RDF），第一个相邻的原子数量为12.1，这表明第一个邻近的原子阵列由Icosahedron组成。从从中子衍射实验获得的X射线衍射实验中获得的两体分布函数G（R）之间的差异，只能得出V-M相关性（M = Al，VORSI）。通过比较显示此V-M相关性和仅显示Al-Al相关性的GV-M（R），可以观察到分裂第二峰的相对强度彼此不同。该结果表明，准原子和V原子在准晶体中占据的位置不同。