Neutron diffraction study of hydrogen-ordered ice XI; Annealing effect and memory effect

水素秩序氷XIの中性子回折研究; アニールとメモリーの効果について

荒川 雅*; 鍵 裕之; Fernandez-Baca, J. A.*; Chakoumakos, B. C.*; 深澤 裕

Arakawa, Masashi*; Kagi, Hiroyuki; Fernandez-Baca, J. A.*; Chakoumakos, B. C.*; Fukazawa, Hiroshi

KOD, NaOD, LiOD, Ca(OD)及びNDを含有させた氷の中性子回折を測定した。KOD及びNaODを含有させた氷試料においては、通常の氷(Ih)の水素秩序相である氷XIの存在が確認された。一方で、Ca(OD)及びNDを含有させた氷試料では氷XIが発生しなかった。すべての試料に対してリートベルド解析を用いて試料中の氷XIの質量比()を求めた。一度氷XIに変化した経験のある試料は、経験したことのない試料よりも高いの値を有することがわかった。この結果は、微小な水素秩序領域が氷XIとIhの転移温度以上で存在することが示唆している。また、に対する含有物の種類と量の影響を分析したところ、低濃度の場合に高いの値を示すことも明らかになった。以上の結果は、太陽系などに存在する氷の天体に大量の水XIが存在していることを示している。さらに、この論文では微小な水素秩序領域と原始太陽系における氷粒子の進化について考察した。

We measured neutron diffraction profiles of KOD, NaOD, LiOD, Ca(OD), and ND-doped ices. Ice XI, which is a hydrogen-ordered phase of normal ice (ice Ih), was observed in the KOD and NaOD-doped ices although Ca(OD) and ND-doped ice did not transformed to ice XI. The mass fraction of ice XI to that of the doped ice () was estimated using Rietveld analysis for each doped ice. The value of the doped ice, which had once experienced being ice XI, was larger than that of the doped ice, which had never experienced being ice XI. The large value of the doped ice indicates that small hydrogen-ordered domains remained above the transition temperature between ice XI and Ih. Our results suggest that large amounts of ice on icy bodies in our solar system can transform to ice XI. In this paper, we discussed the existence of the small hydrogen-ordered domains in space and the evolution of icy grain.