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The Existence of memory effect on hydrogen ordering in ice; The Effect makes ice attractive

氷における水素秩序化のメモリー効果; その効果が氷に引力(魅力)を与えている

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

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

水素の配置が秩序化した強誘電性の氷XIが宇宙に存在することは、その強いクーロン力の存在により、宇宙物理学や物理化学の分野の関心になっている。しかしながら、強誘電性氷が形成可能な温度領域が狭いことから、その宇宙全体への影響は限られていると考えられてきた。私たちは、中性子回折の実験から、微小な水素秩序領域が従来予測より高い温度で存在し、この秩序領域が氷XIを大きくバルク状に成長させることを発見した。この微小秩序領域は氷XIの残留構造であることから、これを氷の水素秩序化の「メモリー」と名付けた。このメモリーは少なくとも111Kまでは存在し、その影響により、太陽系の多くの氷が水素秩序化しており強誘電体でもあると推定される。この微小秩序領域は氷がかかわる宇宙化学的特性や進化の過程を支配している。

The existence of ferroelectric ice XI with ordered hydrogen in space becomes of interest in astronomy and physical chemistry because of the strong electrostatic force. However, the influence was believed to be limited because it forms at narrow temperature range. From neutron diffraction experiments, we found that small hydrogen-ordered domains exist at significantly higher temperature and the domains induce the growth of "bulk" ice XI. The small ordered domain is named "memory" of hydrogen ordered ice because it is the residual structure of ice XI. Since the memory exists up to at least 111 K, most of ices in the solar system are hydrogen ordered and may have ferroelectricity. The small hydrogen-ordered domains govern the cosmochemical properties of ice and evolution of icy grains in the universe.

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パーセンタイル:64.15

分野:Geosciences, Multidisciplinary

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