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。

这项研究是在高强度质子加速器设施 J-PARC（茨城县东海村）的高压中子衍射实验光束线上进行的，旨在阐明高压下水合矿物中氢键的行为和氢原子的位置这是一个目的。因此，我们首先改进了高压发生器，可以在短时间内获得高信噪比的高质量中子衍射图，在国际上首次实现高压下中子的原位观测。被尝试过。 2012财年，我们主要致力于设备的开发。由于需要调整中子实验进度和延长设备研制计划，2012年度的部分费用结转至2012年度。结果，按照申请人作为实验主任所确定的实验主题，于2013年在J-PARC的高温高压束线PLANET（BL11）上实现了中子实验。 2013年夏天，我还有一个非常有用的机会去法国的一个中子实验设施考察，并参与进一步改进和将一些开发的装置投入实际应用的实验。在J-PARC实验中，申请人引入了申请人之前开发的高压发生器，并能够演示该装置的实用性，以及测量室温高压相的衍射图样Ca(OD)2 的研究首次获得成功，并揭示了晶体结构和氢原子位置的细节。此外，我们还考虑了高压相中的相关系和氢键变化，以及使用六核中子实验获得的 Ca(OD)2 高温高压相的结果。我们获得的知识将有助于系统地了解高压下氧化物的行为。研究成果在国内外学术会议上发表。另外，我们向学术期刊Journal of Solid State Chemistry提交了一篇论文，得到了非常积极的评价，目前正在修改阶段。