中性子準弾性散乱法の新しい解析法による水の拡散ダイナミクスの解明

Diffusion dynamics of liquid water elucidated by new approach of analysis for quasi-elastic neutron scattering

菊地 龍弥  ; 中島 健次  ; 河村 聖子   ; 稲村 泰弘  ; 山室 修*; 古府 麻衣子*   

Kikuchi, Tatsuya; Nakajima, Kenji; Kawamura, Seiko; Inamura, Yasuhiro; Yamamuro, Osamu*; Kofu, Maiko*

中性子準弾性散乱の解析はあらかじめ拡散モデルを仮定したうえで行う方法が一般的であった。われわれは準弾性散乱の新しい解析法として、最大エントロピー法を用いたモデル依存性の小さい解析法の開発に成功した。その解析法により拡散現象を緩和時間に対する強度分布という形式で計算可能になり、その結果、拡散の全体像を把握と新しい拡散運動を発見が容易になった。この解析法を実際の結果に適用するためにJ-PARCのMLFに設置されたAMATERS分光器で水(軽水及び重水)の準弾性散乱を測定した。それらの解析結果から、水分子の拡散運動には少なくとも3つのモードがあることがわかった。最も遅い運動及び最も速い運動はそれぞれ並進運動と回転運動である。これらは従来から考えられている運動であるが、今回の結果から回転運動は固定サイト間を回転する運動であることをはっきり示すことができた。加えて、今回の解析結果により中間的な速度を持つ運動の存在が明らかになった。この運動はクラスター等のより大きな構造の緩和というところまで判明している。

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