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論文

CO$$_2$$ hydrate; Synthesis, composition, structure, dissociation behavior, and a comparison to structure I CH$$_4$$ hydrate

Circone, S.*; Stern, L. A.*; Kirby, S. H.*; Durham, W. B.*; Chakoumakos, B. C.*; Rawn, C. J.*; Rondinone, A. J.*; 石井 慶信

Journal of Physical Chemistry B, 107(23), p.5529 - 5539, 2003/06

 被引用回数:133 パーセンタイル:94.13(Chemistry, Physical)

本報告は、二酸化炭素ガスを内包した水化物の合成法,組成,構造及び振る舞いを調べ、その結果をメタン水化物のそれと対比したものである。二酸化炭素ガス包摂水化物結晶の格子定数の温度依存性はJRR-3に設置された高分解能中性子粉末回折装置(HRPD)における測定から決定した。得られたパターンをリートベルト解析した結果、格子定数及びその温度依存性が他の研究者の値と非常に良い一致がみられた。このことは本二酸化炭素包摂水化物が上手に合成されていることを示している。また、この良質な合成試料のTEM観察や二酸化炭素ガスの分解などについて調べ、新たな成果を得たので発表する。

論文

Neutron diffraction study of structure I and structure II trimethylene oxide clathrata deuterate

Rondinone, A. J.*; Chakoumakos, B. C.*; Rawn, C. J.*; 石井 慶信

Journal of Physical Chemistry B, 107(25), p.6046 - 6050, 2003/06

 被引用回数:19 パーセンタイル:48.14(Chemistry, Physical)

本研究は、重化したトリメチレン包摂水化物からの回折強度をJRR-3炉室に設置されている高分解能中性子粉末回折装置(HRPD)を用いて広い温度範囲(10Kから250K)に渡って測定し、トリメチレン包摂水化物のI及びII型構造のトリメチレン包摂水化物における小さな篭の体積膨張は10Kから160Kの温度範囲で著しく増加し、160Kから220Kの範囲において逆に減少することがわかった。一方、大きな篭の体積膨張は温度の上昇に伴って単調に増加した。また、II型構造の体積膨張はI型における大きな篭のそれとほぼ同じ傾向を持つことがわかった。このことから、I型構造の小さな篭に内包するトリメチレン包摂水化物の中性子回折実験から、上記の新たな成果を得たので発表する。

論文

Structure and thermal expansivity of tetrahydrofuran deuterate determined by neutron powder diffraction

Jones, C. Y.*; Marshall, S. L.*; Chakoumakos, B. C.*; Rawn, C. J.*; 石井 慶信

Journal of Physical Chemistry B, 107(25), p.6026 - 6031, 2003/03

 被引用回数:37 パーセンタイル:69.56(Chemistry, Physical)

本論文は、水化物構造II型を持つテトラヘドロンフラン(C$$_{4}$$H$$_{8}$$O+nH$$_{2}$$O)を低温7Kから265Kまでの温度範囲にわたりJRR-3に設置してある高分解能中性子粉末回折装置(HRPD)を用いて測定し、その結晶構造をリートベルト解析により精密化したものである。その結果、テトラヘドロフラン包摂水化物全体としては、格子の熱膨張は等方的であるが、内包テトラヘドロフランの原子配置変化は強い温度依存性を示すことが新たにわかった。大きい籠の体積が7Kから140Kまでの温度範囲において温度の上昇とともに減少し、140Kから205Kの温度範囲において増加する。また、小さい籠の温度依存性は大きい籠の逆の現象を示すことを明白にした。ほとんど水分子で構成されるガス水化物の結晶構造の解明には中性子回折が重要であることを暗に示すことができ、上記の新たな結果を得たので発表する。

論文

The Use of rigid body constraints in Rietveld refinements of neutron diffraction data of clathrate hydrates

Chakoumakos, B. C.*; Rawn, C. J.*; Rondinone, A. J.*; Marshall, S. L.*; Stern, L. A.*; Circone, S.*; Kirby, S. H.*; Jones, C. Y.*; Toby, B. H.*; 石井 慶信

Proceedings of 4th International Conference on Gas Hydrates (ICGH-4), p.655 - 658, 2002/05

メチレン・エチレン混合ガスから作った水化物の中性子回折実験を広い温度領域で行い、回折パターンを観測した。測定は主にJRR-3Mに設置してある高分解能中性子粉末回折装置(HRPD)を使用して行い、補助的に米国NISTのHRPDも用いた。観測データをリートベルト法に従って解析し、ガス水化物結晶パラメーターの精密化を行った。この結果、構成原子の配置位置及び熱振動パラメーターを精度良く決定できた。混合ガス組成を持つ水化物の基本的物理量を決定したことは非常に有意義であることから、横浜で開催の第4回ガス水化物国際会議で発表する。

論文

Neutron powder diffraction studies as a function of temperature of structure II hydrate formed from a methane + ethane gas mxture

Rawn, C. J.*; Rondinone, A. J.*; Chakoumakos, B. C.*; Marshall, S. L.*; Stern, L. A.*; Circone, S.*; Kirby, S. H.*; Jones, C. Y.*; Toby, B. H.*; 石井 慶信

Proceedings of 4th International Conference on Gas Hydrates (ICGH-4), p.595 - 598, 2002/05

多原子で構成しているガス水化物の結晶構造及び熱振動振幅等の多岐にわたるパラメータを一度に決定することは、現段階で、非常に困難である。そこで、まずガス分子を剛体とみなして、これまで主にJRR-3Mの高分解能粉末回折装置(HRPD)及びNISTのHRPDを用いて観測した水化物回折パターンをリートベルト法により解析した。その結果、非常に精度良く観測パターンを説明できた。さらに剛体ガス分子の熱振動振幅パラメータの温度依存性を明らかにした。上述の如く、ガス分子を剛体とみなす一次近似ではあるが、これまでの解析手法を一歩進めたことで意義がある。さらにこの熱振動パラメータはガス水化物の分解と密接に関係することから、得られた知見,解析法について国際会議で発表する。

論文

Neutron diffraction study of structure I and structure II trimethylene oxide clathrate deuterate

Rondinone, A. J.*; Chakoumakos, B. C.*; Rawn, C. J.*; 石井 慶信

Proceedings of 4th International Conference on Gas Hydrates (ICGH-4), p.625 - 629, 2002/05

重水化したトリメチレン酸化物(TMO)水化物の中性子回折実験をJRR-3Mに設置してある高分解能中性子粉末回折装置により回折パターンを広い温度範囲に渡って観察した。観察したパターンをリートベルト解析して、I型結晶構造及びII型結晶構造の結晶パラメータを決定した。その結果、両者の格子定数の温度変化が100K以上の温度範囲では直線的であることを見いだした。さらに両タイプの水化物の酸素座標位置から、大きな篭の体積と小さな篭の温度変化を導き出した。その結果I型では、160から220Kの温度変化で体積が減少することを明らかにした。また原子の振動振幅の温度依存性を求めた結果、振動振幅は190Kで最大となり、それ以上の温度範囲では温度の増加につれて減少した。これは、温度の上昇に伴ってゲスト分子の回転自由度が生じ、回転したためであろうと結論した。水素(重水素)原子等軽原子からの散乱を観測できる唯一の測定法である中性子回折を行い、上述の新たな知見を得たので発表する。

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