高圧下における密度メタン-水素化合物の生成と安定性に関する研究

要約

X線回折・光学分光法・ダイヤモンドアンビルセル実験および密度汎関数理論計算を組み合わせ、高圧CH₄-H₂系を調査した。4.8 GPa程度の低圧でCH₄(H₂)₂および(CH₄)₂H₂が安定化し、後者ではH₂ユニットの分子内振動モードの著しい硬化が観察された。さらに加圧すると(CH₄)₃(H₂)₂₅という独自の構造組成が出現し、重量比50 wt%を超える分子状水素を含む初の化合物として報告された。これらの化合物は核量子効果により安定化され、160 GPaを超える広い圧力域で持続する。

メカニズム

核量子効果がCH₄-H₂化合物の安定化に寄与し、(CH₄)₂H₂ではH₂ユニットの分子内振動モードの硬化が高圧下で観察された。