シンクロトロンX線回折および中性子回折による無機エレクトライドCa12Al14O32の歪構造の精密解析 - 竹中, 康之; 田中, 清明; 岸本, 俊二; 渡辺, 真史; 野田, 幸男; 細野, 秀雄; 坂倉, 輝俊; 松石, 聡 (RADIOISOTOPES, 2011)
還元率0％から50％の無機電子化物の結晶構造を，放射光X線と中性子線回折法を使用して研究した。電子化物はC12A7(12CaO·7Al2O3)の単位格子中にある12個のケージから2個の酸素原子を引き抜いて作成する。2個の酸素原子は12個のケージ中に，自身の存在するケージと近傍のケージを歪ませながら無秩序に分布する。本文中ではO3としているこの酸素原子によるケージの歪みは非常に大きく，Al-O結合の一つは切断されAl-O3結合が形成される結果，新しいAlO4四面体ができるほどである。また，O3の存在により，ケージ中の他の原子は統計的に分布すると考える必要が，換言すれば，原子を最大4個に分けて取り扱う必要が生じる。一方，O3は結晶学的には一般位置にあるが，点群対称4 バーを持つケージ中心の近傍に位置するため，席占有率は2／(4×12)と非常に小さい。 O3の席占有率が小さいのにもかかわらず，ほとんどの予測された分裂原子が差フーリエ図上で見つかった。次に，O3が4個のうちの一つの席に在るとき，それに基づく歪みに対応する結晶構造を，分裂原子のうちから選んで再構築した。歪構造の妥当性は，分裂原子周囲の静電ポテンシャルを計算して評価した。決定したC12A7の歪構造は，部分還元された電子化物でも基本的には変わらない。 歪構造はほぼ決定できたが，ケージ中にあると考えられている‘自由電子’は測定できなかったので，近い将来，より精密な中性子及び放射光X線回折実験を行う予定である。