| 研究実績の概要 |
本研究提案では、フェムト秒時間分解電子線回折計測から水の構造及び氷から水への相転移構造ダイナミクスを解明することを目標とした。氷薄膜をその場で作製する機構をすでに開発済みのフェムト秒時間分解電子線回折装置に導入し、光照射によって生じる氷から水への変化をフェムト秒の時間分解能を持つ電子線回折法を用いて観測する。
2017年度には、氷薄膜をフェムト秒時間分解電子線回折装置中で作製するシステムを開発した。2018年度は2017年度に開発したシステムを用いて、氷薄膜の光照射化における構造ダイナミクス計測を実施した。
得られた氷の電子線回折図形から、氷はアモルファス状態であることが分かった。また、これに近紫外の光を照射し、氷の光乖離過程において水分子がどのようにふるまうかを観測することに成功した。水分子は光照射によって第一近接の水分子の距離を変化させることなく、第二近接の水分子が動くような振る舞いを生じる。この結果は、計算科学で示された結果と良い一致を見せており、本研究は実験的にアモルファス状態の水分子の構造ダイナミクスを見た初めての例となった。本成果は、米国化学会より発行されている学術誌（Journal of Physical Chemistry A 122, 9579 (2018).）に掲載された。また、時間分解電子線回折法が、アモルファス状態の材料にも適応可能（日本結晶学会誌61,23 (2019)）であることが分かり、時間分解電子線回折法の利用可能性の幅を大きく広げた。
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