中性子とX線構造解析から見た水素結合の電子分極とトンネル状態

摘要

中性子とX線を用いた構造解析を同一の物質に対して行うことにより，水素結合型物質内部に存在する局所的な電子分極の存在を明らかにすることに成功した．h-MeHPLNにおいては，この局所的な電子分極のうち半数が低温で秩序化し反強誘電相に転移するのに対して，h-BrHPLNでは最低温においてもトンネリングの効果により電子分極が秩序化しないことが明らかになった．実験的に得られた電子分極を用いトンネリングモデルに基づいた計算を行うことにより，MeHPLNとBrHPLNの相転移を非常によく説明できることが明らかになった．しかしながら，ここに紹介した研究では，MeHPLN，BrHPLNともにH体での研究しか行っていないため，BrHPLNのD体に見られる不整合相の存在を説明することはできてい番い．これに関しては，静電的相互作用Jを計算するとわかることであるが,構造的にフラストレートしていて，唇近接の分子だけでは相互作用による配置が決まらないことが関係していると考えられるが，現時点ではその詳しいメカニズムは明らかではない．最後に，R-HPLN系を含めた孤立水素結合型誘電体の包括的な解説が文献21）にある．興味のある方はそちらも参照していただきたい．