Neutron diffraction of ice and water in hydrogels

ハイドロゲルにおける水と氷の中性子回折

関根 由莉奈   ; 小林 理気*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; 鈴谷 賢太郎; 藤崎 布美佳*; 池田 一貴*; 大友 季哉*; 深澤 倫子*; 山内 宏樹   ; 深澤 裕

Sekine, Yurina; Kobayashi, Riki*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; Suzuya, Kentaro; Fujisaki, Fumika*; Ikeda, Kazutaka*; Otomo, Toshiya*; Fukazawa, Tomoko*; Yamauchi, Hiroki; Fukazawa, Hiroshi

ハイドロゲル中の水の構造や特性を調べるため、100-300Kにおける低含水率のポリN,N,-ジメチルアクリルアミドハイドロ(PDMAA)ゲルの中性子回折パターンを測定した。低温下で観察されたブロードな回折パターンは昇温過程において変化し、220Kにおいて鋭いピークが観察された。これらの回折パターンを解析することにより、低含水率のゲル中には低温下でアモルファス氷が存在し、それらは昇温と共に立方晶氷, 六方晶氷に変化することを明らかにした。

Neutron diffraction profiles of low-DO-content poly-N,N,-dimethylacrylamide (PDMAA) hydrogels were measured from 100 to 300 K to investigate the structure and properties of water in hydrogels. A broad diffraction observed at temperatures lower than 220 K indicates the existence of amorphous ice in the hydrogels at low temperatures. During the heating process, diffraction peaks from ice crystals appear in the profiles. These peaks indicate that cubic ice and hexagonal ice exist at T 220 K. We refined the structure parameters of these ices in the hydrogel, which indicate the existence of low-density ice in the hydrogel.