ブルーサイトにおける格子定数と水素拡散の同位体効果

抄録

本研究では、ブルーサイトの格子定数の水素同位体比依存性と、高温高圧下での水素—重水素相互拡散係数の決定を試みた。ブルーサイトのa軸は水素同位体比に依存せずほぼ一定であるが、Mg(OD)₂のc軸はMg(OH)₂に比べて0.3％ほど小さい。ブルーサイトの水酸基はc軸に配向しており、OD基の換算質量はOH基より大きいため、OD振動のエネルギー固有値はOH基より小さい。このことが、c軸長の減少をもたらしていると考えられる。1.8 GPa,300°Cの実験の拡散プロファイルから得られたH-D相互拡散係数は10^-15m²/sオーダーであった。また、Mg(OH)₂中でのH-D相互拡散係数は、Mg(OD)₂中のものより4倍ほど大きいことが明らかになった。これは換算質量やc軸の水素同位体比依存性から推測される、ODより大きなOH振動の固有値とも整合的である。