粉末中性子回折による固相反応の機構の解析

利用粉末中子衍射分析固相反应机理

• 批准号: 01J06557
• 负责人: 大原 高志
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J06557/
• 关键词: 中性子回折; 有機固相反応; 非弾性中性子散乱; ポーラスシリコン; 粉末中性子回折; 不飽和チオアミド; Rietveld解析; VEGA; MARI; ナノシリコン

本研究は、結晶中で起こる水素原子の移動および反応を主に中性子を用いて解析するための方法論を確立すると共に、実際に科学として興味が持たれている結晶中水素の挙動を解明することを主な目的としている。本年度は、固相で水素移動を伴った光環化反応を起こしてβ-チオラクタムを生成する不飽和チオアミドについて、反応部位の水素原子を重水素原子で標識化したサンプル結晶に対して光照射を行ってから粉末中性子回折測定を行った。ここで、水素原子による中性子の非干渉性散乱を避けてバックグラウンドを抑えるため、反応に関与しない水素原子も可能な限り重水素原子で置換した。測定は高エネルギー加速器研究機構のパルス中性子線源KENSに設置されたTOF粉末中性子回折計VEGAを用いて行った。その結果、光反応生成物に由来する回折パターンを得ることに成功した。現在、反応後に重水素原子が分子中のどの部位へと移動したかについて明らかにすべく、回折パターンのRietveld解析を進めており、重水素原子が結晶格子中で最短距離を動くことで反応が進行することが明らかになりつつある。これに加えて、本研究では固体中の水素の挙動を観測する手法として非弾性中性子散乱に注目し、新たな発光素子として注目されている水素終端ナノシリコン結晶について、終端水素を重水素原子に置換した上で英国ラザフォード-アップルトン研究所の中性子散乱装置MARIを用いて非弾性中性子散乱実験を行った。その結果、昨年度に発見したシリコン表面水素の運動が、非協調的なものであること、また、構造から予測されるものとは異なった運動特性を持つことが明らかとなった。この運動は発光のメカニズムに深く関わっていると考えられ、現在解析を進めている。また、本年度は論文1報の他に、アジア結晶学会(AsCA'03)において本研究についての講演を行なった。また、日本中性子科学会奨励賞を受賞した。

This study aims to establish a methodology for the analysis of water atom movement in crystals and to clarify water atom movement in crystals. This year, the solid phase water element movement is accompanied by the formation of unsaturated water element atoms and heavy water element atoms. The light irradiation is carried out. The water atom in the middle of the water atom is non-coherent and scattered. It is possible to restrict the replacement of the water atom. Determination of high temperature accelerator research institutions and the use of KENS in the setting of TOF powder neutral reflection meter VEGA The result is that the product of light reflection has been successfully converted into light. Now, after the reaction, the heavy water atom is in the position of the molecule, and the reaction is in the position of the crystal lattice. In this study, we have developed a new method for measuring the mobility of water in solids, namely, the non-neutral neutron dispersion, and the non-neutral neutron dispersion. We have also developed a new method for measuring the mobility of water in solids. As a result, the movement of surface water elements in the past year has been observed, and the movement characteristics of the structure have been observed. The movement of the light is not easy to understand, but it is easy to understand. This year's first paper was published by the Crystallization Society (AsCA'03). The Japanese Society for Science and Technology has received awards.

项目成果

大原高志, 大橋裕二: "結晶化学における中性子とX線"波紋(日本中性子科学会誌). 13. 21-24 (2003)

Takashi Ohara、Yuji Ohashi：“晶体化学中的中子和 X 射线”Ripples（日本中子学会杂志）13. 21-24 (2003)。

T.Ohhara, S.Ikeda, H.Imura, H.Uekusa, Y.Ohashi, I.Tanaka, N.Niimura: "Direct Observation of Deuterium Migration in Crystalline-State Reaction by Single Crystal Neutron Diffraction IV"J. Am. Chem. Soc.. 124. 14736-14740 (2002)

T.Ohhara、S.Ikeda、H.Imura、H.Uekusa、Y.Ohashi、I.Tanaka、N.Niimura：“通过单晶中子衍射 IV 直接观察晶态反应中的氘迁移”J。

Takashi Ohhara: "Hydrogen migration in photoisomerization of 3-cyanopropyl cobaloxime complex"ISIS Annual Report. 2001-2002. RB12848 (2003)

Takashi Ohhara：“3-氰基丙基钴肟复合物光异构化中的氢迁移”ISIS 年度报告。

T.Ohhara, S.Ikeda, I.Tanaka, N.Niimura, Y.Ohashi: "Neutron diffraction study of the crystalline-state photoracemization of a bulky alkyl group in a cobaloxime complex"Acta. Cryst. Sect. A. 58. 259-259 (2002)

T.Ohhara、S.Ikeda、I.Tanaka、N.Niimura、Y.Ohashi：“钴肟配合物中大烷基的晶态光外消旋化的中子衍射研究”学报。