Rotation of O molecules in solid D and HD; An Electron spin resonance study

電子スピン共鳴法を用いた固体D、HD中におけるO分子の回転状態の研究

熊田 高之   

Kumada, Takayuki

本研究室の所有する極低温高圧用電子スピン共鳴分光法を用いて、固体D,HD中における酸素分子の束縛回転とその圧力依存性を調べた。モル体積が減少するにもかかわらず、O分子はHDからDへの同位体置換及びD中でも圧力が高くなるほど回転しづらくなることが判明した。これらの圧力及び同位体置換効果はD及びHD中におけるO分子の捕捉サイトが歪んでいるためであると考えられる。より質量の大きい水素に置換、または圧力が高くなるにつれて固体水素の圧縮率は減少し、捕捉サイトの歪みも小さくなり、結果として回転しづらくなったと解釈される。

X-band ESR spectroscopy has been applied to the study of molecular rotation of O molecules in isotopic solid hydrogen, D and HD. ESR signal of the O molecules in hindered rotational states has been observed, and its pressure dependence has been measured up to 19 MPa. Although molar volume of solid hydrogen decreases, the O rotation has become less hindered with the increase in pressure and isotope substitution from HD to D. These effects of pressure and isotope substitution suggest that the potential barrier for the O rotation is produced by distortion of spherical O cages in D and HD. Since solid hydrogen becomes less compressible with the increase in pressure and isotope substitution, the O cage would be less distorted, and then the O rotation becomes less hindered.