ブックタイトル日本結晶学会誌Vol59No6

概要

日本結晶学会誌Vol59No6

志村玲子十二面体，となるような殻（シェル）構造ユニットを見出すことができた．従来より，［i］中心原子（有りor無し）→［ii］Al正二十面体→［iii］遷移金属正二十面体→［iv］Al二十・十二面体で構成される規則的なシェル構造はマッカイクラスター（MC；Mackay Cluster）と呼ばれ，I相準結晶の正二十面体対称クラスターのひとつとして注目されてきた．今回われわれが解析した近似結晶相に観測されるクラスターは【type A】と【type B】両者とも，シェル［ii］の対称性の乱れに特徴があり，われわれは，この新しいクラスターを擬マッカイクラスター（pMC；pseudo MC）と呼んでいる．pMCの空間配置からも学べることがある．隣接するpMCでは，シェル［iii］（遷移金属正二十面体）同士が互いに稜共有し（図4b），その外側に位置するシェル［iv］（Al二十・十二面体）は互いに貫入している（図4c，d）．さらに，シェル［iv］（Al二十・十二面体）の頂点原子が，隣接するpMCのシェル［ii］の構成原子に該当していることを考慮すると（図4e，f），シェル［ii］のAl配列はpMCの連結様式と密接に関連していることがわかる．逆にpMCに観察できるシェル［ii］の乱れは，pMCの連結様式のバリエーションを示していることになる．また，複数のpMCが連結された際に生じる隙間は，前述したAl正二十面体（2）が埋めており，同時にこの正二十面体は，pMCのシェル［iv］（Al二十・十二面体）と面共有している（図4c）．これらの合金系で見出される遷移金属正二十面体はMCやpMCのシェルを構成するだけでなく，周辺のAl原子の配置次第ではMCやpMC以外のクラスター構造の一部として理解できる場合もある．例えば図1に示すC相では，遷移金属フレームワーク中に2種類の遷移金属正二十面体が観察できる．一方はpMCとして理解できるが，もう片方は，中心原子→Al正二十面体→正十二面体（ただし，頂点はかなり変形した遷移金属正二十面体の12個の頂点原子と8個のAl原子）のシェル構造をもつバーグマンクラスターの内側部分（mBC；miniBergman Cluster）としても理解できる．6）すなわち，C相の結晶構造は，「pMCとAl正二十面体の組み合わせで構成されている」と考えることができると同時に，「pMCおよびmBCのパッキングで構成された結晶構造」と考えることもできる．以下に，C，C1，C2，FおよびR相近似結晶の構造的特徴をまとめる．［I］Al 70 mol％前後の近似結晶の構造は，遷移金属原子のフレームワークとその隙間に充填されるAl原子の図4 R相の擬マッカイクラスター（pMC）の連結．（Linkageof pMCs in the structure of R-phase.）★で示した原子は隣接pMCに貫入している頂点原子，☆は隣接pMCと共有している頂点原子を示す．分布を特徴とする．［II］近似結晶は，MCおよびpMCの配列そして隙間に位置するAl正二十面体の配列として理解できる．［III］MCおよびpMC構造は，その連結様式に伴い主としてシェル［ii］の原子配列にさまざまなバリーションが生み出される．このようにMC，pMCおよびmBC（Al正二十面体ユニット）の配列の特徴に基づいて準結晶や近似結晶の構造を整理すれば，複雑な原子配列の構成をより明快に理解することが可能である．そして，中心原子とシェル［ii］の幾何学的バリエーションを特徴とする擬マッカイクラスターが準結晶組成の多様性を担保していると判断できる．文献1）B. Grushko and T. Velikanova: Calphad 31, 217（2007）．2）R. Simura, K. Sugiyama, S. Suzuki and T. Kawamata: Mater. Trans.58, 1101（2017）．3）K. Sugiyama, K. Hiraga and K. Saito: Mater. Sci. Eng. 294-296, 345（2000）．4）S. Mahne and W. Steurer: Z. Kristallogr. 211, 17（1996）．5）R. Simura, S. Suzuki, K. Yubuta and K. Sugiyama: Mater. Trans. 54,1385（2013）．6）N. Fujita, H. Takano, A. Yamamoto and A. -P. Tsai: Acta Crystallogr.A 69, 322（2013）．278日本結晶学会誌第59巻第6号（2017）