IEG 환경지질연구정보센터

10월 27일(금)․광물학/광상학

90 • • 2006 대한지질학회 추계학술발표회 초록집

방사광을 이용한 KNbO

의 상변이 연구

김영호

․황길찬

경상대학교 자연과학대학 기초과학부, [email protected]

페롭스카이트(perovskite) 구조인 포타슘 니오베이트(KNbO

)는 상온-상압조건에서 사방 정계에 속하는 강유전체(ferroelectric material)이다. 온도가 증가함에 따라 강유전체인 사방 정계에서 정방정계로, 이후 정방정계는 준유전체(paraelectric)인 등축정계로 상변이하는 것으 로 알려져 있다. 강유전체 물질은 압력이 증가하면 큐리온도(Curie temperature)가 일반적으 로 감소하는데, 이러한 사실로부터 예측 가능한 것은 사방정계 KNbO

를 상온에서 압축하면 일정한 고압에서 준유전체인 등축정계로 상변이할 것이라는 것이다.

KNbO

분말시료에 대한 두 종류의 실험을 시행하여 상변이 계통을 연구하였다. 하나는 마오-벨타입 다이아몬드앤빌기기(Mao-Bell type diamond anvil cell, DAC)를 이용하여 NSLS(National Synchrotron Light Source)에서 방사광(synchrotron radition, SR), 에너지 분 산 X-선 회절(energy dispersive X-ray diffraction)법 및 고상 검출기(solid state detector)를 이 용하여 압력에 따른 상변이 계통을 연구하였다. 다른 하나는 SSRL(Stanford Synchrotron Radiation Lab.)에서 DAC과 SR을 각 분산 X-선 회절(angular dispersive X-ray diffraction)법 을 적용하여 IP(Imaging Plate)를 이용한 독립적인 압축시험을 시행하였다. 실험결과 독립적 인 각각의 실험에서 강유전체인 사방정계에서 역시 강유전체인 정방정계로 상변이하는 압력 은 약 3 GPa, 강유전체 정방정계에서 준유전체인 등축정계로의 상변이 압력은 약 5 GPa 정도 인 것으로 나타났다. 압력을 완전히 제거하여 상압(1 bar) 상태가 되면 등축정계는 사방정계로 역상변이 하고 있다.

지구하부맨틀에서 주구성광물의 결정구조는 페롭스카이트 규산염체인 Mg

Fe

SiO

이다.

이 결정상은 사방정계에 속하며 지구핵으로부터 발생한 지구자기와 지구전기의 도체 역할을 하고 있다. 따라서 페롭스카이트 규산염체의 구조유사체인 KNbO

)에 대한 상변이 계통은 지 구맨틀의 전자기적 특성을 이해하는데 전임자(pre-cursor) 역할을 할 것으로 기대된다.

4-3 구두