CO motion in carbon dioxide deuterohydrate determined by applying maximum entropy method to neutron powder diffraction data

中性子回折/最大エントロピー法による炭酸ガスハイドレート中のCOの挙動解析

井川 直樹   ; 田口 富嗣; 星川 晃範*; 深澤 裕; 山内 宏樹   ; 内海 渉; 石井 慶信*

Igawa, Naoki; Taguchi, Tomitsugu; Hoshikawa, Akinori*; Fukazawa, Hiroshi; Yamauchi, Hiroki; Utsumi, Wataru; Ishii, Yoshinobu*

10Kから200Kの温度における炭酸ガスハイドレートの結晶構造を粉末中性子回折によって調べ、最大エントロピー法によって、ハイドレート中のCOに焦点を当てた中性子散乱長密度分布図を求めた。小ケージ中では、COの炭素はケージの中心に存在し、その周りを酸素が一様に自由回転していることが明らかになった。一方、大ケージ中では、炭素はケージの中心に存在し、酸素はケージの六員環に平行で炭素を含む面上において炭素を中心に回転していることがわかった。

Crystal structures of carbon dioxide deuterohydrate were studied by neutron powder diffraction at temperatures from 10 to 200 K. Maps of scattering length density distribution were obtained using a maximum entropy method, which clarified the motion of CO molecules in the hydrate. In small cages, the carbon atom of the CO molecule is at the center of the cage, and the oxygen atoms of CO revolve freely around the carbon atom. In large cages, the carbon atom also is at the center of the cage, but the oxygen atoms tend to revolve around the carbon atom along the plane parallel to the hexagonal facets of the cage.