材料科学：750ギガパスカルを超える静圧下における最も非圧縮率の高い金属オスミウム

金属オスミウム（Os）は、これまで知られている中で常圧での密度が最も高く、極めて高い凝集エネルギーと融点を示す極めて特殊な元素物質である。また、Osは非常に高い非圧縮率を示すが、これまで75ギガパスカル（GPa）未満の圧力でしか研究されたことがないため、その高圧挙動はよく分かっていない。今回我々は、従来のダイヤモンドアンビルセルとダブルステージ・ダイヤモンドアンビルセルの両方を用いて、マルチメガバールの圧力下でOsの粉末Ｘ線回折測定を行ったことを報告する。この際、500 GPaまでの静的実験で、金、白金、タングステンについてのセルフコンシステントな状態方程式をまず得ることによって、正確な圧力測定が保証される。これらの測定の結果から、Osは770 GPaを超えるまで圧縮しても、六方最密充填構造を維持することが示された。しかし、Osのモル体積は圧力とともに単調に減少するが、単位格子パラメーターの比は約150 GPaと約440 GPaで異常値を示した。動的平均場理論計算から、約150 GPaでの異常は、価電子のフェルミ面のトポロジー変化の特徴であることが示唆された。一方、約440 GPaにおける異常は、内殻電子間の圧力誘起相互作用に伴う電子遷移と関係している可能性がある。Osのような非圧縮性金属であっても、静的高圧実験条件下で内殻電子に影響を与えることができ、これによって、極端な圧縮下で新しい物質状態を探索する機会が開かれる。

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