CrOOHの圧縮挙動におけるDH同位体効果

DH isotope effect on compression behavior of CrOOH

佐野 亜沙美   ; 八木 健彦*; 服部 高典   ; 有馬 寛*; 阿部 淳; 小松 一生*

Sano, Asami; Yagi, Takehiko*; Hattori, Takanori; Arima, Hiroshi*; Abe, Jun; Komatsu, Kazuki*

ギアナイト(CrOOH)は大きな同位体効果を示す鉱物として知られている。近年の研究により、ギアナイトと類似構造をとる含水鉱物において高圧下で水素結合の対称化が起きると第一原理計算による報告があり、またそれに伴うと考えられる圧縮挙動の変化が見つかった。常圧において非常に短い酸素間距離を持つギアナイトでは、より低圧で対称化が起きる可能性がある。今回はD/Hの異なる同位体を持つギアナイトを合成し、その圧縮挙動に与える同位体の効果を探った。高圧下におけるX線回折実験の結果、同位体置換が圧縮挙動に対して異方的な影響を持つことが明らかになった。以前の中性子散乱実験の結果ではCrOOH, CrOODとも水素がディスオーダーした構造であると報告されていたが、今回の結果は、両者の水素結合に違いがある可能性を示唆するものであった。

CrOOH and CrOOD (gyanite) are known to have a short O...O distance and to display a strong D/H isotope effect on their geometry. In this study, compression experiment on CrOOH and CrOOD was conducted up to 31 GPa. The deuteration of CrOOH resulted in a change in compressibility of the b-axis. The compressibility of the a and c axes of CrOOD did not differ significantly from those of CrOOH. However, the b-axis of CrOOD became more compressible compared to that of CrOOH at pressures below 4 GPa. Above 4 GPa, the b-axis became less compressible as compared to its behavior at lower pressures, which suggests anisotropic stiffening. The stiffening behaviors that were observed in the present study can be attributed to the symmetrization of the hydrogen bonds in oxyhydroxides, as was previously found in -AlOOH.