スカンジウムの圧力誘起結晶構造相転移
Inquiry number
SOL-0000001323
Beamline
BL10XU (High Pressure Research)
Scientific keywords
| A. Sample category | inorganic material |
|---|---|
| B. Sample category (detail) | metal, alloy |
| C. Technique | X-ray diffraction |
| D. Technique (detail) | powder diffraction |
| E. Particular condition | microbeam (> 10 µm), high pressure (DAC) |
| F. Photon energy | X-ray (4-40 keV) |
| G. Target information | crystal structure, phase transition |
Industrial keywords
| level 1---Application area | industrial material, others |
|---|---|
| level 2---Target | |
| level 3---Target (detail) | |
| level 4---Obtainable information | density, crystal structure, electronic state, elastic modulus |
| level 5---Technique | diffraction |
Classification
A80.20 metal ・material, M10.20 powder diffraction
Body text
本事例では希土類金属のスカンジウム(Sc)について、300GPa(1GPaは約1万気圧)に及ぶ超高圧下でのX線回折実験を行い、その結晶構造の圧力変化を観測しました。DACを用いた場合、200GPa越す高圧発生領域は15ミクロン程度ですが、BL10XUの集光された高輝度X線を使用すると明瞭なX線回折像を得ることができます。この実験の結果、240GPa付近での新しい圧力誘起結晶構造相転移が発見されました。この相はSc-V相と呼ばれ、図に示すような6回螺旋軸を持つ結晶構造であることが明らかになりました(Y. Akahama et al., PRL, 94(2005)195503)。
図 Sc-Vの結晶構造と原子辺りの体積変化
[ Y. Akahama, H. Fujihisa and H. Kawamura, Physical Review Letters 94, 195503 (2005), Fig. 3, 4,
©2005 American Physical Society ]
Source of the figure
Original paper/Journal article
Journal title
PRL, 94(2005)195503
Figure No.
3,4
Technique
ダイヤモンドアンヴィルセル（DAC）は、10-3mm以下の試料を金属ガスケットと共にダイヤモンドで挟み込んで強く押し込むことによって高圧発生させる装置です。ダイヤモンドがX線(15keV以上）に対してほぼ透明なため、試料に対して超高圧下でのX線回折測定が可能です。しかし、発生圧力を高くすればするほど試料体積が微小になるため、高輝度のX線源の使用が不可欠となります。BL10XUでは高輝度の放射光X線をさらに集光した結果、超高圧条件や軽元素、さらに温度環境を変化させてのX線回折実験が可能になりました。また、高精度の強度解析が可能となり、高圧下に置かれた試料の精密な結晶構造解析が行われるようになりました。
図 ダイヤモンドアンヴィルセル（DAC)の構造と各種DACの写真
Source of the figure
Presentation material for Beamline Report
Required time for experimental setup
4 hour(s)
Instruments
| Instrument | Purpose | Performance |
|---|---|---|
| DAC-X線回折装置 | 超高圧下でのX線回折測定 | <300GPaでのX線回折測定 |
References
Related experimental techniques
粉末X線回折、単結晶X線回折、中性子回折
Questionnaire
The measurement was possible only in SPring-8. Impossible or very difficult in other facilities.
This solution is an application of a main instrument of the beamline.
Ease of measurement
With a great skill
Ease of analysis
Middle
How many shifts were needed for taking whole data in the figure?
More than ten shifts