メタン及び二酸化炭素ハイドレート単結晶の弾性的性質

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440092
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 清水 宏晏 岐阜大学, 工学部, 教授 (80023258)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久米 徹二 岐阜大学, 工学部, 助手 (30293541) ; 佐々木 重雄 岐阜大学, 工学部, 助教授 (30196159)
• Keywords: メタンハイドレート / 二酸化炭素ハイドレート / ダイヤモンド・アンビル・セル / 高圧ブリルアン散乱 / 高圧ラマン散乱 / 水素結合 / 弾性的性質

Research Abstract

水素結合により形成されカゴ状フレームを構成する多数のホスト分子H_2Oとそのカゴの中に入るゲスト分子メタン(CH_4)により作られる氷状のメタンハイドレートは,海底下に大量の存在が確認されているため,将来の有望なエネルギー源として重要視されている。
本研究課題では,主としてメタンハイドレートの弾性的性質(音速,弾性定数,圧縮率,密度)決定のために,その単結晶を高圧ダイヤモンド・アンビル・セル(DAC)中で目視観察により成長させることに,世界で初めて成功した。そして,メタンハイドレートの構造安定性を調べるため,目視下で圧力を増大し,各種の相転移を観測し,さらにその場でのラマン散乱スペクトルの測定結果を圧力誘起の相転移と関連づけて明らかにした。
さらに,その単結晶を用いて,本研究室が開発した独自の高圧ブリルアン散乱法により,メタンハイドレートの音速と弾性定数の決定に成功した。これは、今後のガスハイドレート,開発の実用化に貴重なデータを提供するものと期待される。

Research Products

• [Publications] H.Shimizu: "Elasticity of single-crystal methane hydrate at high pressures"Physical Review B. 65・21. 212102-1-212102-4 (2002)
• [Publications] H.Shimizu: "Optical microscopy and Raman scattering of a single crystalline argon hydrate at high pressures"Chemical physics Letters. 368・1-2. 132-138 (2003)
• [Publications] H.Shimizu: "High-pressure Raman and Brillouim studies of single crystalline gas hydrates"Canadian Journal of Physics. 81・1-2(in press). (2003)
• [Publications] S.Sasaki: "Microscopic observation and in situ Raman scattering studies on high-pressure phase transformations of nitrosem hydrate"Journal of Chemical Physics. 118・17(in press). (2003)