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構造II型クラスレート・ハイドレート化合物の弾性的性質とそのゲスト分子依存性

研究課題

研究課題/領域番号 14540298
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
研究機関岐阜大学

研究代表者

佐々木 重雄  岐阜大学, 工学部, 助教授 (30196159)

研究分担者 久米 徹二  岐阜大学, 工学部, 助手 (30293541)
研究期間 (年度) 2002 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2002年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワードクラスレートハイドレート / 弾性定数 / 高圧力 / DAC / 光散乱 / 窒素ハイドレート / アルゴンハイドレート / クリプトンハイドレート / クラスレート・ハイドレート / 高圧
研究概要

本研究課題は,構造II(sII)型包接水和化合物(クラスレート・ハイドレート:CH)単結晶の弾性的性質の圧力依存性を決定し,機械的構造安定性,ホストケージ-ゲスト分子間相互作用(ゲスト分子の弾性的性質への寄与)を明らかにすることを目的とし、以下の研究成果を得た。新たに製作したヘリウムガス駆動型ダイヤモンド・アンビル・セルを用いて窒素ハイドレート(NH),アルゴンハイドレート(ArH),クリプトンハイドレート(KrH),テトラハイドロフランハイドレート(THFH)の単結晶を作製し,顕微鏡観察,高圧ラマン散乱分光測定より各sII型CHの存在圧力領域および圧力誘起構造相転移について調べた。室温でsII型CHを有するものについては,NHでは0.1〜0.85GPa, ArHでは0.2〜0.43GPa, KrHでは0.01〜0.45GPaの圧力領域で存在することが明らかになった。また,これらCHは基本的にsII型から六方晶のsH型CHを経て最終的に非CHの"filled ice"と呼ばれる斜方晶sO型構造へ転移することが分かった。機械的構造安定性,ホストケージ-ゲスト分子(原子)間相互作用のゲスト依存性を調べるためにsII型ArH, KrHの高圧ブリュアン散乱測定を行い,その弾性的性質の圧力依存性を決定した。この結果から,sII型ArH, KrHはsI型構造のメタンハイドレート(MH)とよく似た弾性的性質を有し,弾性的にほぼ等方体であることが分かった。しかし、弾性定数およびその圧力依存性とsII型CHの存在圧力領域はゲスト分子(原子)によって異なることから,ホストケージ-ゲスト分子(原子)間相互作用はホスト水ケージに対するゲストの相対的なサイズに依存し,剪断応力等に対する構造安定性が異なることが見出された。また,本研究結果からsII型天然MHのような混合CHの構造安定性はそのゲストガス成分によって異なる可能性があることが推察される。

報告書

(3件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (14件)

  • [文献書誌] H.Shimizu et al.: "Optical microscopy and Raman scattering of a single argon hydrate at high pressures"Chem.Phys.Lett.. 368. 132-138 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Sasaki et al.: "Microscopic observation and in situ Raman scattering studies on high-pressure phase transformations of a synthetic nitrogen hydrate"J.Chem.Phys.. 118. 7892-7897 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kumazaki et al.: "Single-crystal growth of the high-pressure phase II of methane hydrate and its Raman scattering study"Chem.Phys.Lett.. 388. 18-22 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 清水宏晏, 佐々木重雄: "燃える氷メタンハイドレートの単結晶製作と高圧ラマン散乱"応用物理. 73(印刷中). (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shimizu, S.Hori, T.Kume, S.Sasaki: "Optical microscopy and Raman scattering of a single argon hydrate at high pressures."Chem.Phys.Lett.. 368(1-2). 132-138 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Sasaki, S.Hori, T.Kume, H.Shimizu: "Microscopic observation and in situ Raman scattering studies on high-pressure phase transformations of a synthetic nitrogen hydrate."J.Chem.Phys.. 118(17). 7892-7897 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kumazaki, Y.Kito, S.Sasald, T.Kume, H.Shimizu: "Single-crystal growth of the high-pressure phase II of methane hydrate and its Raman scattering study."Chem.Phys.Lett.. 388. 18-22 (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shimizu, S.Sasaki: "Single-crystal growth of "burning ice" methane hydrate and its Raman scattering study."Oyo Butsuri. 73(in press). (2004)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shimizu et al.: "Optical microscopy and Raman scattering of a single argon hydrate at high pressures"Chem.Phys.Lett.. 368・1-2. 132-138 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sasaki et al.: "Microscopic observation and in situ Raman scattering studies on high-pressure phase transformations of a synthetic nitrogen hydrate"J.Chem.Phys.. 118・17. 7892-7897 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 清水宏晏, 佐々木重雄: "燃える氷メタンハイドレートの単結晶製作と高圧ラマン散乱"応用物理. 173・7(印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kumazaki et al.: "Single-crystal growth of the high-pressure phase II of methane hydrate and its Raman scattering study"Chem.Phys.Lett.. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Shimizu et al.: "Optical microscopy and Raman scattering of a single argon hydrate at high pressures"Chem Phys. Lett.. 368・1-2. 132-138 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Sasaki et al.: "Microscopic observation and in situ Raman scattering studies on high-pressure phase transformations of a synthetic nitrogen hydrate"J. Chem. Phys.. 118. (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2020-05-15  

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