アルカリ土類四水素化物における水素分子の化学的予圧縮効果

要約

高圧ダイヤモンドアンビルセルを用いた実験により、Ca・Sr・Baの四水素化物が合成された。ラマン分光・X線回折・密度汎関数理論計算を組み合わせた解析から、H-H結合内の分子内伸縮振動モードの周波数がCaからSr、Baの順に低下することが示された。電子局在関数の解析により、金属からH2ユニットへの電荷移動と金属ホストの立体効果がH-H結合の伸長を引き起こすことが明らかになった。BaH4では50 GPaにおいてH-H結合長が純粋な水素の275 GPa以上に相当する値に達した。

メカニズム

金属からH2ユニットへの電荷移動と金属ホストの立体効果が協働してH-H結合を伸長させ、低圧条件下で高圧相当の結合状態を実現する。