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高圧、低温の状態に置かれた水とガス分子は氷と異なる籠状の結晶構造を作成する。これがガスハイドレートであり、内包されるガスの種類は多岐にわたる。中でもメタンハイドレートは世界中の海底大陸棚や永久凍土下に分布しており、日本近海にもその埋蔵が確認されている。天然エネルギー資源の少ない日本にとっては、戦略的に使用できる将来のエネルギー資源としての期待も大きい物質である。材料として用いるにはその特性は熟知しなければならないが、メタンハイドレートには分解メカニズムが未解明であるという課題が存在する。これまでに様々な分析手法を用いて研究が進められてきたが、未だ解明されていない。そこで本研究はその課題において、テラヘルツ波技術を用いて解明を目指している。
＜結果I＞これまでの結果から、メタンハイドレートを非平衡状態においてテラヘルツ波分光で観測すると、時間波形が光学的に遅延するのに対して、振幅が減少することが観測されている。これは試料の体積が減少するのに、吸収が大きくなっていることを示唆している。この変化の温度依存性や試料の形状の影響を調べたところ、自己保存効果と呼ばれる以上安定性がみられる温度圧力領域と重なっており、メタンハイドレートの分解の模様が通常の固相から固相への変化と異なる可能性が示唆された。
＜結果II＞テラヘルツ波分光で使用できる圧力セルを作成して光学定数の圧力依存性を計測することで、温度だけではなく、圧力に対する応答も観測できる。テラヘルツ波を透過するサファイア窓を備えた圧力セルを構築し、高圧測定の実現を目指した。
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