検索対象:     
報告書番号:
※ 半角英数字
 年 ~ 
 年

In-situ observation of pressure-induced symmetrization of hydrogen bond in $$delta$$-AlOOH and HD isotope effect

$$delta$$-AlOOHにおける圧力誘起水素結合の対称化のその場観察とHD同位体効果

佐野 亜沙美   ; 服部 高典   

Sano, Asami; Hattori, Takanori

鉱物中の水素結合に圧力を加えると、周辺の環境により様々な応答を示す。これら高圧下での変化は常圧に回収可能であり、高圧下におけるその場中性子回折実験が欠かせない。$$delta$$-AlOOHは歪んだルチル構造の含水鉱物であり、近年報告された下部マントルで安定な含水鉱物phase Hの端成分である。発表者の先行研究により、X線回折実験では圧縮挙動が高圧下で急激に変化すること、またその圧力にはDH同位体効果があり重水素で高圧側にシフトすることが報告されていた。今回は、この変化が水素結合の圧力応答とどう関連しているのかを調べるために、高圧下中性子回折実験を行った。実験はJ-PARC MLF内の超高圧中性子回折装置PLANETで、パリ-エジンバラプレスを用いて行った。重水素下した$$delta$$-AlOOHDでは、高圧下においてP21nmからPnnmへの相転移が確認され、その圧力は12.1GPaと、圧縮挙動が変化する圧力とよい一致を示した。低圧側では、圧縮に伴い水素結合を含む二つの酸素間距離は急激に縮むが、相転移後はほぼ一定の値をとることが明らかとなった。これは水素結合の対称化が、鉱物の圧縮挙動に多大なる影響を及ぼすことを示している。

$$delta$$-AlOOH is a distorted rutile type hydrous phase. X-ray study have found the change in compressibility at high-pressure, with an isotope effect on the transition pressure. To examine the pressure response of hydrogen bond in $$delta$$-AlOOH and its DH isotope difference, we performed neutron diffraction experiments at high-pressure neutron diffractometer PLANET in MLF, J-PARC. The transition from P21nm to Pnnm, which can be attributed to the disorder of hydrogen bond or the symmtrization was found at 12.1 GPa for $$delta$$-AlOOD, at the same pressure where the change in compressibility was reported. The significant shortening of O...O distance and hydrogen bond was observed to 12.1 GPa; however, the O...O distance remains almost constant above the transition pressure. This study reveals that slight change of hydrogen position can induce the increase of bulk modulus in $$delta$$-AlOOH at high pressure.

Access

:

- Accesses

InCites™

:

Altmetrics

:

[CLARIVATE ANALYTICS], [WEB OF SCIENCE], [HIGHLY CITED PAPER & CUP LOGO] and [HOT PAPER & FIRE LOGO] are trademarks of Clarivate Analytics, and/or its affiliated company or companies, and used herein by permission and/or license.