Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

水素結合分子ガラスのボゾンピークの起源を明らかにするため,(部分的に)重水素置換したアルコールガラスの中性子非弾性散乱実験を行った。試料としては,水酸基のみ,アルキル鎖のみ,およびすべて重水素置換したプロパノールとグリセロールを測定した。この実験では,水素原子の非干渉性散乱が他の原子からの全散乱の10倍以上あることから,水素が結合した部位の振動を選択的に見ることができる。実験には東大物性研のAGNES分光器を用いた。S(Q,E)スペクトルにおいて,プロパノールでは2meV付近,グリセロールでは3.5meV付近に最大値をもつボゾンピークが観測された。両試料とも,ピークエネルギーとピーク強度に重水素位置による変化はほとんど見られなかった。このことは,ボゾンピークの起源が,水素結合ネットワーク(あるいはチェイン)とアルキル鎖部分が協同的に動く振動であることを示している。今回の結果は,最近注目されているボゾンピークのモデルであるブロークンネットワークモデル(中山モデル)と,定性的ではあるが非常に良い一致を見た。
メタリン酸カリウムの重水和物ガラス(KPO_3・0.70D_2O)の中性子干渉性非弾性散乱実験を行った。実験には英国Rutherford Appleton研究所のMARI分光器を用いた。本実験により,非干渉性散乱では3-4meVに存在したボゾンピークが2つ(2.5meVと6meV)に分離していることが明らかになった。この現象は本物質の一次元ネットワーク性に関係していると考えられ,興味深い。エネルギーと運動量変化を両軸にとった散乱強度マップから,音響モードの分散的挙動が見つかった。この分散の周期が静的構造因子S(Q)の周期に関係があることも分かった。この現象はネットワークガラスの高度に発達した短距離秩序構造に由来すると考えられる。