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粉末中性子回折によるメタンハイドレートの水素原子の観測

Observation of hydrogen in methane hydrate by neutron powder diffraction

星川 晃範

Hoshikawa, Akinori

メタンハイドレートは水分子の水素結合によってカゴ状に形成されたホストケージ構造の中にゲスト分子であるメタン分子が内包された水和化合物である。CH$$_4$$ハイドレートとCD$$_4$$ハイドレートの2種類のメタンハイドレートに関して、粉末中性子回折による結晶構造解析を行った。Rietveld解析とマキシマムエントロピー法を組合せることによって得られた散乱長密度分布で、水分子とメタン分子にそれぞれに含まれている水素原子に着目した。その結果、特定の水分子の水素原子の広がりが大きくなっていること、及び内包されているメタンの水素原子の広がりが内包されているカゴの構造に依存していることが明らかになった。これらの結果から、ホストケージ構造の水素結合が部分的に弱い可能性があること、メタン分子は自由に回転しているわけではなく、ホストケージ構造に依存していることが明らかになった。以上の研究結果の紹介を行った。

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