희토류 바카라 사이트의 결정 구조에 대한 일반적인 규칙 설정

수소 저장 재료에 대한 연구는 청정 에너지 개발에서 오랜 주제가되었습니다 희토류 바카라 사이트은 다량의 수소 (300 mol%)를 흡수하며, 이들의 결정 구조와 물리적 특성은 오랫동안 연구되어왔다 지금까지, 거의 모든 희토류 바카라 사이트은 수소 농도에 따라 달성 될 수있는 일반적인 결정 구조를 가지고 있으며, 바카라 사이트의 원자가가 +3 일 때, 디 하이드라이드는 얼굴 중심 입방 바카라 사이트 격자 (β 상)를 취하는 반면, 트리 하이드 리드는 얼굴 중심 입방 바카라 사이트 격자 (β) (β 1) (γ 단계) (γ 단계)를 취한다 (γ) 수소 농도는 희토류 바카라 사이트 하이드 라이드를 합성 할 때 수소 가스의 압력 및 온도 및 합성 방법에 의해 결정됩니다 그러나 Europium EU는 1 대기에서 수소 대기에서 디 하이드 라이드 EUH₂를 형성하지만, 결정 구조는 오르토 믹이고 EU의 원자가는 +2입니다 또한, 고온 수소 환경에서도 수소 저장량과 원자가는 변하지 않으며, 정위선 정열₂로 안정적으로 유지됩니다 다른 희토류 바카라 사이트 히드 라이드는 일반적인 구조 규칙을 따르지만 EU는 그렇게하지 않는 예외였습니다 희토류 바카라 사이트 하이드 라이드는 수소 저장 재료의 가장 유망한 후보 중 하나로 주목을 받고 있지만 EU의 제외로 인해 구조 법칙이 확립되지 않은 상태로 유지되었습니다

10,000 ATM을 초과하는 높은 압력에서의 수소는 바카라 사이트 격자로 들어가는 능력이 더 높습니다 (화학 전위를 증가) 또한 바카라 사이트 EU에 압력이 가해지면 원자가는 이과에서 3 척으로 변하는 것으로 알려져 있습니다 따라서, EU 수 소화물이 수만 개의 ATM의 수소 압력에 배치 될 때, 더 많은 수소가 흡수되어 트리 하이드 라이드를 형성하고 결정 구조 및 원자가를 변화시킬 것으로 예상되었다

이 연구에서다이아몬드 안빌 셀 (DAC)^*4₂밀봉되어 고압이 적용되었다 (도 2) 결정 구조의 변화는 Spring-8의 고압 분말 X- 선 회절 빔 라인 BL10XU를 사용하여 고압 하에서 현장 X- 선 회절 측정에 의해 관찰되었고, EU의 원자가의 변화는 핵 공진 산란 빔 라인 BL09XU에서 X- 선의 Mösssbauer 흡수 스펙트럼 측정에 의해 관찰되었다 X- 선 회절 측정에서 얻은 결과RietveldLaw^*5및DFT (밀도 기능) 계산^*6를 사용하여 분석함으로써 드러났다 수만 개의 ATM의 높은 압력 하에서 샘플 크기는 수만 마이크론 정도만 있습니다 이러한 작은 샘플의 고품질 X- 선 회절 패턴을 얻으려면 여러 마이크론의 영역에서 고 가중 X- 레이를 집중시켜야합니다 이것은 수지 다단 단계 X- 선 굴절 렌즈를 도입함으로써 달성되었습니다 Mossbauer 흡수 스펙트럼 측정에서, 방사성 동위 원소 공급원보다는 Spring-8의 고광도 동기 방사선을 사용하여 작은 샘플에 대해 고품질 스펙트럼을 얻을 수있게되었다 또한,이 연구에 사용 된 싱크로트론 방사선 Mossbauer 흡수 분광법은 많은 요소를 측정 할 수있는 새로운 측정 기술로 거의 모든 희귀 한 지구의 요소를 측정 할 수있게합니다 특수 설계된 수소 액화 충전 장치를 사용하여 수소를 최고 밀도로 고압 장치에 넣고 (채우는)

그림 3은 EU 수 소화물의 결정 구조 및 수소 농도의 변화를 보여줍니다 EU 및 H 원자는 각각 보라색 및 연한 파란색 공으로 표시됩니다 각각의 결정 구조 단계는 압력 순서대로 EUHX-I, II, III 및 IV 상으로 명명되었다 치열함 EUHX-I상은 육각형 EUHX-II 상으로, 그리고 정각 EUHX-III 및 IV 상으로 변한다 EUHX -IV상의 결정 구조는 사수이지만, 얼굴 중심 입방 격자의 약간의 왜곡으로 밝혀졌다 (결정 격자의 하나의 축은 08%씩 연장) 또한 육각형 결정이 정각 결정으로 변할 때 수소 농도 (X = H/EU)가 2 이상으로 증가하는 것으로 밝혀졌다 수소가없는 환경에서 EUHX-I 상에 압력이 적용 되더라도 EUHX-I상은 EUHX-II 단계에서 끝으로 변하지 않습니다 그림 4는 EUHX-I 및 IV상의 Mossbauer 흡수 스펙트럼을 보여줍니다 스펙트럼에서 피크의 위치와 모양은 EU의 원자가를 나타낸다 EUHX -I 단계의 피크는 -1051 mm/sec이고 EU의 원자가는 12입니다 EUHX-IV 단계에서 피크 위치는 +072 mm/sec로 이동했습니다 이는 EU의 원자가가 3 점으로 변경되었음을 나타냅니다 수득 된 결과를 종합하면, EU는 3 막이고 그의 결정 구조는 얼굴 중심 입방 격자의 매우 작은 변형이며, 이는 EUHX -IV 상이 이전에 근거없는 β 단계임을 나타낸다 이것은 EU 수 소화물이 다른 희토류 바카라 사이트 수 소화물과 동일한 구조적 규칙을 따르고, 희토류 바카라 사이트 수 소화물이 수소 농도로 취할 수있는 결정 구조에 대한 일반적인 규칙을 확립한다는 것을 증명했다

이 연구는 모든 희토류 바카라 사이트 히드 라이드에 공통적 인 수소 농도 및 결정 구조에 대한 일반적인 규칙을 확립했습니다 이 결과는 향후 수소 저장 재료를위한 설계 안내서로 사용될 것으로 예상됩니다 Europium의 자기가 원자가에 따라 변화하는 것으로 알려져 있습니다 미래에 유로 륨 하이드 라이드의 자기를 검증함으로써 수소와 희토류 바카라 사이트 사이의 상호 작용에 대한 새로운 지식이 얻을 수 있기를 희망합니다 바카라 사이트 원자의 원자가는 수소 농도에 의해 제어 될 수 있기 때문에, 수소와 바카라 사이트 격자 사이의 상호 작용을 사용하여 전자 및 자기 재료의 발달에 파급 효과가있을 것으로 예상된다

제목 :고압 H₂
일본어 번역 : 높은 수소 압력 하에서 유로화 수 소화물의 구조 및 원자가의 변화
저자 :Takahiro Matsuoka, Fujihisa Hiroshi, Naohisa Hirao, Yasuo Ohishi, Takaya Mitsui, Ryo Masuda, Makoto Seto,
　　　Yoshitaka Yoda, Katsuya Shimizu, Akihiko Machida 및 Katsutoshi Aoki
저널 이름 :물리 검토 편지
게시 날짜 : 2010 년 7 월 5 일

*1 대형 싱크로트론 방사선 시설 Spring-8

이것은 Hyogo 현의 Harima Science Park City에 위치한 세계 최고 수준의 Synchrotron 방사선을 생산하는 독립적 인 행정 기관인 Riken Research Institute의 시설이며, 경영진은 고등 가벼운 과학 연구 센터에 의해 수행됩니다 Spring-8의 이름은슈퍼 광자 링-8gev에서 제공됩니다 동기 조명은 전자가 전자가 전자기에 의해 여행 방향으로 구부러지고 구부러진 속도로 가속 될 때 생성되는 얇고 강력한 전자기파입니다 Spring-8 은이 싱크로트론 방사선을 사용하여 나노 기술에서 생명 공학 및 산업 사용에 이르기까지 광범위한 연구를 수행합니다[참조로 돌아 가기]

*2 희토류 바카라 사이트

란타늄 LA에서 Lutetium Lu에 이르기까지 17 개의 요소로 구성된 그룹과 Scandium SC 및 Yttrium Y를 포함한 17 가지 요소를 희토류 바카라 사이트이라고합니다[참조로 돌아 가기]

*3 Mossbauer 흡수 스펙트럼 측정

Mossbauer 효과는 핵이 반동없이 X- 선 공명 흡수를 유발하는 현상입니다 Mossbauer 흡수 스펙트럼은 방사성 동위 원소 공급원으로부터 방출되는 γ (gamma) 광선이 동일한 유형의 핵을 함유하는 샘플로 조사하면서 에너지를 변화시키면서 샘플 뒤에 배치 된 검출기를 사용하여 측정 할 때 얻은 스펙트럼이다 소스로부터의 감마 광선과 샘플에서 핵의 여기 에너지가 동일 할 때, Mossbauer 효과로 인해 샘플에서 공명 흡수가 발생하고 스펙트럼에서 딥이 관찰된다 핵의 수준은 주변 전자에 의해 영향을 받기 때문에,이 스펙트럼을 사용하면 물질 (원자가, 전자 구조 및 해당 요소의 자성과 같은 정보)에서 요소의 상태를 검사 할 수 있습니다 이 연구에 사용 된 싱크로트론 방사선 Mossbauer 흡수 분광법 방법은 고등성 방사선이 나노 에프의 순서대로 고해상도로 스펙트럼을하고 X- 선으로 조사되는 방법을 사용합니다 이러한 측정 장치는 "재료 과학을위한 싱크로트론 핵 공명 산란에 대한 연구"(주요 연구원 : Seto Makoto), JST 전략적 크리에이티브 리서치 프로모션 프로젝트 팀 기반 연구 (CREST), "새로운 측정 및 분석 기반 기술은 재료 경력의 밀교 및 적용에 기여한다"(Research Director : Tanaka University, 교수)[참조로 돌아 가기]

*4 다이아몬드 모루 셀

보석 다이아몬드를 사용하는 소형 고압 장치 다이아몬드는 압력을 생성하는 뾰족한 모루로 사용됩니다 작은 구멍을 개스킷이라는 바카라 사이트판에 뚫은 다음 시편과 압력 매체를 구멍에 삽입 한 다음 두 다이아몬드 모루 사이에 샌드위치하여 고압을 만듭니다 다이아몬드 끝의 크기를 줄임으로써 백만 ATM을 초과하는 압력을 생성 할 수 있지만 작은 샘플이 필요하므로 다양한 측정이 어려워집니다 이러한 현미경 샘플에 대해 Spring-8과 같은 고비도 싱크로트론 방사선을 사용하는 것이 필수적입니다[참조로 돌아 가기]

*5RietveldLaw

이것은 결정 구조 모델로부터 계산 된 회절 강도가 피크 프로파일을 제공하고 분말 회절 패턴을 생성 한 다음 실험에서 얻은 분말 회절 패턴과 가능한 한 많이 일치하도록 결정 구조 모델을 최적화하는 방법이다[참조로 돌아 가기]

*6 DFT (밀도 기능) 계산

Multielectron 시스템 (원자, 분자, 결정)의 전자 상태를 검사 할 때 파도 기능은 양자 역학의 기초 인 Schrödinger 방정식에서 결정되어야하지만 엄격한 솔루션을 찾는 것은 실제로 불가능합니다 1965 년, Kohn et al (밀도 기능 방법)은 에너지를 포함한 다양한 물리적 수량이 파도 기능이 아니라 시험 기능으로서 전자 밀도로 계산되는 근사 방법이었다밀도 기능 이론, dft)가 개발되었습니다 이것은 현재 견고한 물리적 특성 분야에서 널리 사용되는 계산 방법입니다[참조로 돌아 가기]