게시 및 게시 날짜 : 2002/02/15

얼음에서의 라이트닝 바카라 확산 과정이 성공적으로 관찰되었습니다

-분자 고체 라이트닝 바카라 연구에서의 파괴

포인트

  • 얼음에서의 라이트닝 바카라 확산 과정에 대한 세계 최초의 관찰
  • 독점적 인 고압 기술 및 분광 기술 사용 성공
  • 라이트닝 바카라 확산을 이용한 분자 고체 라이트닝 바카라 연구의 획기적인

요약

바카라 커뮤니티 (Yoshikawa Hiroyuki의 회장) (이하 "AIST"라고 함) 재료 프로세스 연구 부서 [Mizukami Fujio]는 AIST가 개발 한 고압 기술과 분광법을 사용하여라이트닝 바카라얼음, 연구의 주요 물질라이트닝 바카라처음으로 확산 과정의 측정이 성공했습니다 분자 고체에서 라이트닝 바카라 전달을 활용하는 재료 연구에서 새로운 개발이 이루어질 것으로 예상됩니다

얼음 질량 전달은 분자 확산과 라이트닝 바카라 확산의 두 가지 메커니즘을 통해 발생한다고 생각됩니다 분자 확산은 얼음 결정에서 공극을 사용하여 물 분자의 움직임이며, 라이트닝 바카라 확산은 인접한 수소 결합 사이에서 점프하는 라이트닝 바카라의 움직임이다 얼음에서의 질량 전달은 반세기 동안 연구되었지만, 이들 모두는 분자 확산과 관련이 있으며 라이트닝 바카라 확산에 대한 연구는 없었습니다 1 대기 또는 제로 미만에서 나타나는 얼음 (대기 얼음)에서, 공극을 사용한 분자 확산은 지배적이며, 화학 결합의 절단 및 형성과 함께 라이트닝 바카라 확산은 매우 느려서 관찰하기가 어렵다

빙상 다이어그램 및 크리스탈 구조 다이어그램

AIST는 자체 고압 기술과 분광 기술을 성공적으로 사용하여 처음으로 얼음의 라이트닝 바카라 확산을 측정했습니다 경수 (H2O) 및 무거운 물 (D2o의 이중층 필름 사이의 라이트닝 바카라 (H+) 및duuteron(D+)다중 확산 프로세스적외선 진동 스펙트럼 측정로 관찰 된 측정 원칙은 매우 간단합니다 그러나, 실험은 고압 세포를 사용하여 수행 되었기 때문에, 얼음 이중층 필름 (두께의 수십 마이크론), 필름 두께 측정 및 스펙트럼 보정 방법과 같은 다양한 원소 기술을 개발해야했다

고압 세포에서 가압 된 얼음에서 라이트닝 바카라 확산 과정의 관찰을위한 그림과 그래프

고압 실험에는 두 가지 효과가 있습니다 공극이없는 고밀도 구조를 갖는 고압 얼음이 나타나서 분자 확산을 억제하고용융점 상승이것은 라이트닝 바카라 확산이 가속되는 "고온 얼음"이 달성되었음을 의미합니다 100,000 ATM 압력 및 127 ° C에서의 확산 속도 (확산 계수)는 10-15M2/s는 -15 ° C에서 대기 얼음에서 라이트닝 바카라 확산 계수 (추정 값)보다 5 배 더 큰 것으로 밝혀졌습니다 라이트닝 바카라는 초당 약 300 나노 미터의 속도로 얼음을 통과하도록 계산됩니다

이 결과는과학잡지 (2002 년 2 월 15 일 발행) *

ICE는 라이트닝 바카라 확산 메커니즘을 연구하기에 가장 적합한 재료이며 전자 제품의 개발 및 연구를 지원하는 실리콘과 비슷한 재료로 배치됩니다 지금부터,도핑 효과우리는 작업 환경 (압력/온도)과 확산 속도 사이의 관계를 분명히 할 때 분자 고체 라이트닝 바카라 연구의 기초가 마련 될 것으로 예상됩니다

*고압 얼음 VII에서의 라이트닝 바카라 확산
Eriko Katoh(카토 에리코),야마와키 히로시(Yamawaki Hiroshi),후지히사 히로시(Fujihisa Yuji),Mami Sakashita(Sakashita Makoto),Katsutoshi Aoki(Aoki Katsutoshi)
Science 2002 2 월 15 Vol 295



연구 배경

라이트닝 바카라는 화학 결합의 절단 및 형성으로 물질을 이동시키는 독특한 입자이며, 운동 메커니즘에 대한 연구는 에너지, 정보 및 의사 소통, 고체 전해질, 광학 장치 및 생물학적 기능과 같은 생체 연구의 기초를 구축 할 것으로 예상됩니다 Protonics는 20 세기 산업을 지원하는 기본 기술 전자 제품과 비교되어야하는 유망한 21 세기 기술이며, 앞서 언급 한 주요 문제에 대한 일반적인 기본 기술로서 매우 중요한 연구 주제입니다

연구 기록

ICE는 분자 고체에서 라이트닝 바카라 확산 메커니즘을 연구하기에 가장 적합한 물질이다 물 분자 (H2o)는 간단한 구조와 간단한 결정 구조를 가지고 있습니다 또한, 라이트닝 바카라를 포함하는 수소 결합은 동등하다 따라서, 라이트닝 바카라 확산 공정은 단순화되며, 실험에 의한 이론과 검증에 기초하여 모델을 제안 할 수 있다고 생각된다 그러나, 라이트닝 바카라 확산 속도는 정상 압력 얼음에서 매우 작으며 분자 확산에 의해 숨겨져서 측정하기가 어렵다 실제로, "얼음에서의 라이트닝 바카라 확산을위한 기계적 모델은 반세기 전에 제안되었지만" "라이트닝 바카라 확산에 대한 실험 보고서는 없었다"고 말했다 다른 한편으로, 최근의 컴퓨터 시뮬레이션은 "라이트닝 바카라가 자유롭게 움직이는 슈퍼 이온 전도 상태는 고온과 고압에서 얼음에 나타날 것"이라고 예측합니다

ICE는 분자 고체 라이트닝 바카라 연구의 핵심 물질이며, 또한 초오온 전도의 가능성을 가진 이국적인 물질이기도합니다 이 관심으로, 나는 2 년 전 얼음에서 라이트닝 바카라 확산을 실험하기 시작했다 실험을 성공시키기 위해 두 가지 과제를 해결해야했습니다 하나는 "라이트닝 바카라 확산은 어떻게 관찰 가능한 얼음 상태를 만들 수 있습니까?"입니다 우리는이 문제가 고온과 고압 상태에 얼음을 배치함으로써 해결 될 수 있다고 예측했습니다 분자 확산은 얼음에서 제어 될 것으로 예상되었으며, 이는 고압 하에서 밀도가 높았으며, 고온에서 라이트닝 바카라 확산이 상당히 가속화 될 것으로 예상되었다 또 다른 질문은 "고온 고압 얼음에서 라이트닝 바카라 확산 과정을 어떻게 관찰합니까?" 이 문제는 "적외선 반사 스펙트럼의 시간 변화에 의해 라이트닝 바카라 및 중수 론의 개간 과정을 측정함으로써 해결되었다" 동위 원소 라이트닝 바카라 및 부두 론의 질량비는 크다 (1 : 2) 결과적으로, 라이트닝 바카라 및 듀이 테론의 스트레칭 주파수는 1 :? 2와 유의하게 상이하였고, 각 진동 피크는 적외선 반사 스펙트럼의 다른 위치에서 관찰된다 피크 강도의 시간 변화는 라이트닝 바카라 및 신화의 상호 확산으로 인한 농도 변화에 해당하기 때문에, 확산 방정식을 사용하여 측정 된 피크 강도의 시간 변화를 분석함으로써 확산 계수를 결정할 수있다

미래 계획

앞으로, 우리는 넓은 온도 및 압력 범위에 걸쳐 확산 속도를 측정하고 얼음에서 라이트닝 바카라 확산 메커니즘을 명확히하기 위해 확산 속도에 대한 도핑 효과의 영향을 연구 할 것입니다 이 일련의 연구는 얼음에서 라이트닝 바카라 확산 속도를 결정하는 요인을 밝혀 내며, 확산 메커니즘이 밝혀 질 것으로 예상된다

또한, 우리는 개발 된 방법을 ICE 이외의 재료에 적용 할 계획이며, 고속 라이트닝 바카라 확산 재료를 검색하고 확산 공정을 제어하기위한 방법을 개발할 때 연구가 수행 될 것입니다



터미널 설명

◆ 라이트닝 바카라
"라이트닝 바카라"와 관련된 현상을 활용하는 재료 및 엔지니어링 기술 "Electronics"는 "Electronics"와 관련된 현상을 활용하는 재료 및 엔지니어링 기술입니다 "Protonics"를 사용하는 예는 2001 년 4 월 19 일에 출판 된 Nature Magazine에 실린 "라이트닝 바카라의 약속"가 있습니다 연료 전지에서 고체 전해질로 관심을 끌었습니다 CSHSO4소개되었습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 라이트닝 바카라 (라이트닝 바카라)
여기, 수소 양이온 h는 수소 원자 H의 이온화에 의해 형성됩니다+질량이 적기 때문에 다른 원자 (또는 이온)보다 움직이기가 더 쉽습니다 물 분자 H2O의 일부는 하이드 록실 OH-및 Proton H+에 분리되며, 라이트닝 바카라는 히드 록실기와 반복적으로 재조합하고 해리하는 동안 물을 통해 이동하는 것으로 알려져있다
라이트닝 바카라 : 수소의 원자 핵 전자 크기의 1836 배, 전기 요소의 양에 해당하는 양전하의 질량이 있습니다 스핀은 1/2입니다
기본 입자 중 하나이며 중성자와 함께 핵의 성분입니다 수명은 10 년 이상이며, 라이트닝 바카라의 안정성은 재료의 안정성의 기초입니다[참조로 돌아 가기]
◆ Dutheron (Deuteron)
하나의 중성자가 결합 된 라이트닝 바카라 (라이트닝 바카라)는 1의 스핀 양자 수를 갖는 라이트닝 바카라 (라이트닝 바카라) (라이트닝 바카라 및 중성자의 스핀 양자 수의 1/2)를 갖는다 화학적 특성은 라이트닝 바카라에 매우 가깝지만 질량은 두 배나 높기 때문에 질량의 기여가 예를 들어 진동 상태에서 큰 상태에서 큰 차이가 관찰됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ 다중 확산 프로세스
교환 반응을 겪는 동안 이종 입자의 확산을 상호 확산이라고합니다 이 연구에서 우리는 라이트닝 바카라 (라이트닝 바카라, H+) 및 동위 원소, Deuteron (D+) is h2O/D2o 얼음 이중층 필름에서의 혼란 과정을 관찰[참조로 돌아 가기]
◆ 적외선 진동 스펙트럼 측정
적외선 영역 (25-25mm)의 광의 흡수 스펙트럼으로부터 분자의 진동 상태를 조사하는 분광법 얼음에서, 라이트닝 바카라 진동 상태는 약 3mm의 강한 흡수를 나타낸다 반면, Duuteron은 약 43mm의 강한 흡수를 나타냅니다
이 연구에서, 흡수 강도는 관찰 지점에서 라이트닝 바카라 H+ 및 Deuteron d+에 비례하는 농도를 사용하여, 상호 확산 속도는 흡수 강도의 시변 변화로부터 결정된다[참조로 돌아 가기]
◆ 용광로 상승
얼음의 용융점은 1 atm에서 0 ° C이지만 50,000 ATM에서 253 ° C, 100,000 ATM에서 413 ° C로 상승합니다
뜨거운 얼음은 고압으로 만들 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 도핑 효과
다중 물질에 소량의 불순물을 추가함으로써 여러 물질의 특성이 극적으로 변화한다는 사실을 도핑 효과라고합니다 이것의 유명한 예는 시라 카와 교수 (2000 노벨 화학상)의 유명한 연구로, 요오드를 폴리머에 첨가하면 전기 절연체를 금속으로 변형 시킨다는 것을 발견했습니다 도핑이 라이트닝 바카라 확산 속도를 높이기를 바랍니다[참조로 돌아 가기]


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