高圧下中性子回折その場観察による金属水酸化物の水素結合の圧力応答の解明

通过高压下中子衍射原位观察阐明金属氢氧化物中氢键的压力响应

基本信息

批准号：
24840019
负责人：
飯塚理子
金额：
$ 1.91万
依托单位：
The University of Tokyo (2013)Ehime University (2012)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-08-31 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24840019/
关键词：
高圧物質科学中性子回折 J-PARC 水素結合高圧装置開発含水鉱物

项目摘要

本研究は、大強度陽子加速器施設J-PARC（茨城県東海村）にある高圧中性子回折実験用ビームラインにおいて、含水鉱物の高圧下における水素結合の挙動と水素原子の位置を明らかにすることが目的である。そこで、まず短時間で高S/N比を持つ良質な中性子回折パターンを得ることができる高圧発生装置を改良し、含水鉱物のアナログ物質として知られる水酸化カルシウムCa(OD)2の新高圧相について、高圧下での中性子その場観察を世界で初めて試みた。平成24年度は主に装置の開発を進めてきた。中性子実験のスケジュール調整と装置開発面での計画延長の必要が生じたことから、平成24年度経費の一部を25年度に繰越した。これにより、2013年内に申請者自身が実験責任者として採択された実験課題に沿って、J-PARCにある高温高圧ビームラインPLANET(BL11)にて中性子実験が実現した。また2013年夏には、フランスの中性子実験施設に遠征し、開発された本装置の一部をさらなる改良・実用化した実験にも参加し、非常に有益な機会も得た。J-PARCの実験では、申請者がこれまでに開発してきた高圧発生装置を持ち込み、この装置の有用性を示すことができたと同時に、Ca(OD)2の室温高圧相の回折パターンを測定することに初めて成功し、結晶構造と水素原子位置の詳細が明らかになった。また、別に６軸プレスを用いた中性子実験から得られたCa(OD)2の高温高圧相の結果も併せて、高圧相の相関係と水素結合の変化について考察し、同等の構造をもつ水酸化物の高圧下での振る舞いに関して、体系的な理解につながる知見を得た。この成果報告として、国内外の学会で発表を行った。さらに、学術雑誌Journal of Solid State Chemistryに論文を投稿し、非常によいコメントをいただき、現在そのリバイス段階にある。

这项研究旨在阐明氢键的行为以及位于J-Parc（Ibaraki县Tokai Village）的高压中子衍射实验光束线上在水合矿物高压下的位置。因此，我们首先改善了一个高压发电机，该发电机可以在短时间内获得具有高S/N比的高质量中子衍射模式，我们试图在世界上首次在世界高压下观察中子，从而获得新的高压氢氧化钙CA（OD）2的高压阶段，该阶段是水合矿物质的模拟材料的模拟材料。 2012年，我们主要致力于开发设备。由于有必要调整中子实验的时间表并扩展设备开发方面的计划，因此，2012财年费用的一部分是在2013财政年度的一部分。这使得中子实验可以在高温，高压束线星球（BL11）在J-PARC上进行的J-PARC进行，该实验是在2013年夏季进行的，该实验是在2013年班上被任命为本身的夏季。 2013年，我还参加了法国中子实验设施的探险，并参与了一些开发设备的进一步改进和实际使用，这也给了我一个非常有用的机会。在J-PARC实验中，申请人带来了他到目前为止开发的高压发电机，并且能够证明该设备的有用性，与此同时，他能够在第一次揭示晶体结构和水氢的详细信息。此外，还研究了使用六轴压力机从中子实验获得的高温高压相（OD）2的高压，高压相的结果，以及高压阶段的相关性以及氢键的变化，以及导致对氢氧化物在高压下的可比较结构的系统理解的发现。这是在日本和国外的学术会议上提出的，作为结果的报告。此外，我将论文提交了《固态化学杂志》，收到了很好的评论，目前正在改革阶段。