重水素化テトラヒドロフラン水和物クラスレートにおける水素の非弾性中性子散乱研究

要約

重水素化テトラヒドロフラン水和物クラスレートに吸蔵された水素について、中性子非弾性散乱実験を実施した。吸蔵水素はエネルギー得失両方向において約14 meVに3つの回転励起（J=0–1遷移）を示した。約28.5 meVの二重線はJ=1→2遷移と解釈された。また約9 meVのバンドは並進量子状態間の遷移として同定され、20・25・35・50–60 meVの幅広い特徴も同様に帰属された。SIIクラスレート構造の5次元量子計算との比較では、外部ポテンシャルの過大評価が確認された。球面上の粒子モデルが実験データと最も良く一致し、ドデカヘドラルケージ中心が不安定であることと整合する。

メカニズム

ドデカヘドラルケージ内でケージ中心が不安定なため水素分子波動関数が殻状に閉じ込められ、並進量子効果が顕著に現れる。