【研究領域課題番号】18H01936 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

氷 / 積層不整 / 高圧 / 中性子回折 / 分子動力学計算 / 密度汎関数法

【研究成果の概要】

立方晶氷(氷Ic)は，宇宙空間にも普遍的に存在する可能性の高い重要な氷の多形の一つである。しかしながら、これまで発見された氷Icには必ず積層不整が含まれ、その構造や物性には未知の部分が多く残されていた。本研究では，氷Icと同じ水分子フレームワークを持つ水素ハイドレート（C2）から水素を抜き取るという方法で、世界で初めて積層不整のない氷Icの合成に成功し、その結晶構造を決定した。また氷Icの合成に付随してC2の高圧下中性子回折パターンの測定およびその結晶構造解析にも世界で初めて成功した。

【研究の社会的意義】

本研究で用いた方法によって氷Icの単一の結晶相が得られるため、これまで謎に包まれていた氷Icの基礎物性の理解が飛躍的に進むとともに、積層不整を含む氷と比較することで、積層不整が氷の物性にあたえる影響についての理解が進むことが期待される。積層不整した氷は、北極や南極の成層圏にある雲の中や宇宙空間、もしくは急速凍結した生体試料・冷凍食品などにも普遍的に存在しているため、本研究の成果は幅広い研究分野に重要な知見を与えるものとなる。さらに、水素ハイドレートから氷が得られたことで、その逆反応を利用して氷を水素貯蔵材料として用いる研究の展開も期待できる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)