| 研究課題/領域番号 |
20K05425
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発 |
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研究代表者 |
町田 真一 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 研究員 (30554373)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 氷 / 水素結合対称化 / 中性子回折 / 結晶構造解析 / 高圧 / ダイヤモンドアンビルセル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
氷は超高圧下で、水素結合が対称化した特殊な構造を取ることが予測されている。水素結合対称化とは、氷結晶構造内の水素原子が隣接酸素原子間の中央に配置される現象であり、対称化後はその物性が大きく変化すると考えられる。この水素結合対称化をとらえるためには氷構造中の水素の位置を明らかにする必要がある。そこで本研究では、水素原子を直接観測することのできる、高圧中性子回折の手法を用いることで高圧氷の詳細な結晶構造を明らかにする。このことで、氷の水素結合対称化を直接観察することを目指すものである。
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| 研究成果の概要 |
氷は超高圧下で、水素結合対称化と呼ばれる結晶構造の変化が起きることが予測されている。本研究では、構造中の水素原子の位置を直接観測できる中性子回折実験の手法を用いることで、この対称化を捉えることを目指した。高圧実験には、ダイヤモンドアンビルセル装置を用いることとし、解析可能な中性子回折パターンを得るための装置開発にも取り組んだ。本装置を用いた中性子実験の結果、70万気圧までの氷の構造解析に成功した。本圧力までに対称化を見出すことはできなかったが、本研究により今後の水素結合対称化の解明につながる実験の実施に見込みを立てることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、ダイヤモンドアンビル装置を用いた高圧中性子回折実験の手法を開発することができた。特に、中性子回折線が発生しない試料容器の開発に成功したことは、他の中性子実験用容器の材料としても利用できることが期待され、本高圧研究のみならず、中性子実験全般に多大な貢献を与えることになる。また、本研究では、中性子実験により70万気圧を超えるような氷の構造解析に成功した。このことは、氷を中心とする今後の固体物性科学の進展において重要な成果になると考える。
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