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論文

Observation of dihydrogen bonds in high-pressure phases of ammonia borane by X-ray and neutron diffraction measurements

中野 智志*; 佐野 亜沙美; 服部 高典; 町田 真一*; 小松 一生*; 藤久 裕司*; 山脇 浩*; 後藤 義人*; 亀卦川 卓美*

Inorganic Chemistry, 60(5), p.3065 - 3073, 2021/03

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

アンモニアボランのX線および中性子回折実験を常圧及び高圧下で行った。常圧下で二水素結合中のH-H距離は、ファンデルワールス半径の2倍(2.4${AA}$)よりも短い。約1.2GPaでの常圧相から第一高圧相への相転移で、半分の水素は原子間距離が延び、二水素結合が壊れた。さらに加圧すると、すべての原子間距離は2.4${AA}$よりも短くなり、二水素結合が再び形成された。さらに、約11GPaで、空間群$$P2_1$$(Z=2)を持つ第二高圧相(HP2)へ転移した。この時、分子軸はより傾き、二水素結合の種類は6から11へと増えた。第3の相転移の直前(18.9GPa)で、最短の二水素結合は1.65${AA}$になった。本研究は、高圧下の構造相転移によりアンモニアボラン中の二水素結合が破壊、再形成するのを実験的に初めて観測したものである。

論文

Structural and valence changes of europium hydride induced by application of high-pressure H$$_{2}$$

松岡 岳洋*; 藤久 裕司*; 平尾 直久*; 大石 泰生*; 三井 隆也; 増田 亮; 瀬戸 誠*; 依田 芳卓*; 清水 克哉*; 町田 晃彦; et al.

Physical Review Letters, 107(2), p.025501_1 - 025501_4, 2011/07

 被引用回数:24 パーセンタイル:77.07(Physics, Multidisciplinary)

1万気圧を超える高い水素圧力に晒されたユーロピウム水素化物の結晶構造と原子の価数状態を観測し、それらの変化を捉えることに成功した。その結果、従来知られている2水素化物よりも水素濃度が高く、ユーロピウムの価数が+3価で、面心立方金属格子を持つ結晶構造相が出現すること、すなわちユーロピウム水素化物も従来の水素化物の構造則に従うことが確認された。これによって、すべての希土類金属水素化物に共通する、水素濃度によってとりうる結晶構造の一般則が確立された。

口頭

高水素圧力の印加が誘起するEuH$$_{x}$$の結晶構造と価数の変化

松岡 岳洋*; 清水 克哉*; 藤久 裕司*; 平尾 直久*; 大石 泰生*; 依田 芳卓*; 三井 隆也; 増田 亮; 町田 晃彦; 青木 勝敏; et al.

no journal, , 

3価の希土類金属の2水素化物は$$beta$$相(fcc構造)、3水素化物は$$beta$$相もしくは$$gamma$$相(hcp構造)を形成する。圧力下ではhcp$$rightarrow$$fcc構造相転移が起こることが知られている。一方、ユウロピウム(Eu)は 常圧で2価であることを反映して、斜方晶の2水素化物(EuH$$_{2}$$, Pnma)を形成するが、高温水素環境下においても$$beta$$相,$$gamma$$相は形成されず、希土類金属水素化物の中では例外と考えられてきた。われわれは前回、EuH$$_{2}$$をH$$_{2}$$媒体中で加圧したときに出現するEuH$$_{x}$$のEu価数を明らかにする目的で、高圧下メスバウアー分光測定を行い2価から3価への価数転移を観測したので報告する。

口頭

高圧下におけるランタン2水素化物の構造相転移

本田 充紀*; 町田 晃彦; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 有馬 寛*; 小松 一生*; 大下 英敏*; et al.

no journal, , 

希土類金属2水素化物では、そのほとんどがCaF$$_2$$型(蛍石型:$$Fmbar{3}m$$; $$Z$$=4)構造をとっており、金属格子は面心立方格子を組んでいる。水素原子は理想的には金属原子の作る四面体(T)サイトをすべて占有しており、もう一つの格子間サイトである八面体(O)サイトは非占有である。さらに水素量が増加するとOサイトへ水素が侵入し、最終的にすべての格子間サイトが占有された3水素化物を形成する。水素組成が2から増加する、すなわちOサイトに水素が入ると広い組成・温度領域で正方晶相が出現する。正方晶への変化はOサイトの水素原子の秩序化に起因すると考えられている。われわれはランタン2重水素化物において高圧下で立方晶から正方晶への変化を観測した。圧力下中性子回折パターンには新たなBraggピークの出現が観測された。このときの回折パターンはOサイトが一部占有されたLaD$$_{2.25}$$の低温秩序相と同じ正方晶構造モデルでほぼ再現できる。

口頭

Tetragonal distortion and successive disproportionation reaction of fcc lanthanum dihydride under high pressure

町田 晃彦; 服部 高典; 本田 充紀*; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 有馬 寛*; 大下 英敏*; et al.

no journal, , 

希土類金属2水素化物は蛍石(CsF$$_2$$)型構造を持ち、水素原子は理想的にはfcc格子を組む金属が作る四面体サイトに位置している。これまでに高圧下放射光X線回折や赤外分光測定によってLaH$$_2$$が高圧下で水素濃度の高い相と低い相の2相に分解することが明らかにされている。この分解前の状態においてfcc金属格子がわずかに歪んだ正方格子となることを発見した。LaH$$_{2+delta}$$においては八面体サイトに侵入した水素が秩序化することで正方格子になると考えられている。したがって、高圧下で観測されたLaH$$_2$$の正方格子への転移や分解反応は四面体サイトから八面体サイトへの水素の格子間移動によるものと考えられる。そこでわれわれはJ-PARC物質・生命科学実験施設においてLaD$$_2$$の高圧下中性子回折実験を実施し、高圧下における水素の位置や占有率の変化を調べた。

口頭

高圧下におけるランタン2水素化物の構造相転移,2

町田 晃彦; 服部 高典; 本田 充紀*; 佐野 亜沙美; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 小松 一生*; 大下 英敏*; 大友 季哉*; et al.

no journal, , 

希土類金属2水素化物では水素原子は理想的にはfcc格子を組む金属が作る四面体サイトに位置している。これまでに高圧下放射光X線回折や赤外分光測定によってLaH$$_2$$が高圧下で水素濃度の高い相と低い相の2相に相分離することを明らかにしてきた。この相分離を起こす前、圧力が低い状態でfcc金属格子がわずかに歪んだ正方格子となることを発見した。正方格子への転移と格子間水素位置との関係を調べるために、J-PARCの物質・生命科学実験施設においてLaD$$_2$$の高圧下中性子回折実験を実施し、高圧下における水素の位置や占有率の変化を調べた。その結果、正方晶の状態では八面体サイトの水素占有率がわずかに増加していることがわかった。正方格子への転移やその後に起こる相分離は四面体サイトから八面体サイトへの水素の格子間移動によるものと考えられる。

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