一次元水素結合素におけるソリトンダイナミックス

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09440234
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 池田 龍一 筑波大学, 化学系, 教授 (90022631)
• 研究分担者: 石丸 臣一 筑波大学, 化学系, 助手 (10251034)
• キーワード: 水素結合 / 核四極共鳴 / ソリトン / 一次元素 / 核磁気共鳴

研究概要

本研究の目的は、一次元的な水素結合ネットワークを形成している固体水素結合系において、長距離のエネルギー移動のメカニズムとして理論的にその存在が予想されている水素原子の変位に伴うキンク型のソリトンの実験的検出であるが、本研究の特徴は、ソリトン検出の手段として、これまでよく使用されてきた核磁気共鳴法のほかに結晶中の僅かな原子の変位を高感度で検出可能な核四極共鳴(NQR)法使用することである。
現有のパルスNQR測定装置はその測定温度領域の下限が約90Kであるが、水素結合系のソリトンのエネルギーは一般に小さいことが予想され、その検出には低温領域の測定が必要であると予想される。そのため、本年度は、まず、現有装置を改造して、ヘリウム温度領域まで測定温度領域の拡大を行った。低温用のクライオスタットは特にNQR測定用に設計し、試料プローブを含む低温プローブとガラス製2重デュワ-瓶は本学の工作センターに依頼して製作した。同調用の可変コンデンサーは市販品がそのまま使用できず、低温使用に耐えるように一部改造して取り付けた。温度制御には市販の極低温温度制御装置(日本オートマティックコントロール社製:MODEL9650-1)を用い、温度センサーにはシリコンダーオード(同社製:MODEL Si-410LL)を使用した。標準試料を用いた予備実験では、90K以下4.2Kまで誤差0.2K以下で長時間一定温度に保たれ、約1リットルの液体ヘリウムの汲み込みによって、約20時間の測定が可能であることが解った。標準試料を用いたNQR信号の測定は現在進行しているが、かなりの感度で信号が検出されており、今後、調整を繰り返して行うことにより更に高感度になることが期待される。

研究成果

• [文献書誌] S.Tanaka 他3名: "Rotator phase in n-dodecylammonium chloride studied by ^1H and ^2H solid NMR andthermal measurements" Bull.Chem.Soc.Jpn.70. 2981-2986 (1997)
• [文献書誌] H.Ishida 他3名: "Cationic Self-Diffusion in Solid Choline Perchlorate Studied by ^1H NMR" Z.Naturforsch.52a. 637-639 (1997)
• [文献書誌] A.Ghosh 他5名: "Solid State ^1H NMR in One Dimensional Neutral Complex:[PtCl_2(en)][PtCl_4(en)]" Solid State Commun.104. 469-472 (1997)
• [文献書誌] H.Ono 他3名: "New Mosophases in Ionic Crytals:Piperidinium Perchlorate and Nitrate Studied by ^1H,^2H,^<14>N and ^<35>Cl NMR" Chem.Phys.Lett.275. 485-490 (1997)
• [文献書誌] N,Kimura 他4名: "Spin Solitons in a Halogen-Bridged 1-D Complex" Synth.Metals. 86. 2151-2152 (1997)
• [文献書誌] R.Ikeda 他4名: "Methylammonium Aluminum Chloride Hydrate:Its Chemical Composition and Phase Transitions" Solid State Commun.101. 647-651 (1997)