アルカリ金属吸蔵ゼオライトにおける新規電子物性探索

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15540353
• Research Institution: Gunma National College of Technology
• Principal Investigator: 五十嵐 睦夫 群馬工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (60259819)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小平 哲也 産業技術総合研究所, 界面ナノアーキテクトニクス研究センター, 主任研究員 (40356994)
• Keywords: ゼオライト / アルカリ金属 / カリウム / ZK-4 / LTA / NMR / T_2 / 電場勾配

Research Abstract

カリウムを吸着させたLTA型ゼオライトは、その吸着量に応じて磁性的振舞いが変化する。その要因の解明に寄与するため、^<27>Al-NMRのスペクトルを詳しく調べることが本研究における第一の目的である。磁性が絡む現象であるため、その過程においては単一の励起パルスですべての原子核を飽和できない場合があり、複数の励起パルスを用いた広幅スペクトルの再現が不可避である。更に電場勾配の影響による広幅化も織り込まれるため、解析に正確さを期すためには、個々の励起パルスの照射によるスピンエコー信号のスペクトルの積分強度が原子核密度に比例したものになっているように校正しなければならない。よって、スピンスピン緩和時間T_2の評価が不可欠となるため、今年度は^<27>Al-NMRのスピンエコー減衰特性に着目して詳しく調べた。
まずはゼオライトの基本的な性質をおさえるため、試料としてはアルカリ金属吸着前の母体ゼオライトに着目した。測定は中心遷移とサテライト遷移に対応するスペクトル部分について行った。特定の温度において比較すると、T_2の値はスペクトル中心部で短く、スペクトル周辺部で長いことがわかった。このことは、該当する部分スペクトルに対応する核スピン間の相対距離の大小として解釈することができる。他方、中心遷移は緩やかな温度変化をするのみであるにもかかわらず、サテライト遷移の温度変化には特異な振舞いが見出された。すなわち、T_2の値は約60K付近で極小を持つと同時に、140Kに向かって低温からどんどん小さくなり、140K以上ではスピンエコー信号が観測されなくなった。この現象を理解するには、サテライト遷移だけに影響を与えるメカニズムを考えなければならず、恐らく140K以上では^<27>Alサイトにおける電場勾配の平均化が起こっていると予想される。今後は、カリウムを吸着した場合についての変化を検討し、外部発表する方向で鋭意研究を進める。