中性子を用いて水と氷の強誘電性を解明 —身近な水・宇宙の氷— 日本原子力研究開発機構深澤裕 8,000 気圧下の氷の中性子回折により、氷 XI 蛇口から流れる水に、帯電したストローを近づけると、図 1 に示すように水は引き寄せられます。は別の種類の強誘電体であることが分かりましこれは、水がプラスとマイナスに分かれて強誘電た。さらに、細孔の中に存在する水の水素が揃っ性(Ferroelectricity)を有することにより生じまていることも散乱実験からわかりました。水を狭す。水とストローの間のクーロン力がとても強いい空間に押し込めると、室温であっても、水素の揃った氷になることは理論的にも示されていまので、水は重力に逆らって曲がります。図 2 に水における電荷の向きを示しますが，水す。中性子実験をすればするほど、水素は揃いやすに強誘電性が現れる理由は、プラスの電荷をもつ水素が同じ方向に揃うためです。中性子を使えばいものなのだと感じてきました。強誘電性は身近水素が揃っているのかどうか詳しく分析できまな水から宇宙の氷まであちらこちらで作用してす。原子力機構では、JRR-3 の粉末回折装置と三います。その作用を深く理解するとともに、これ軸分光器を用いて様々な条件下の氷と水を調べを利用する研究も進めています。イオンを吸着させて脱塩したり、水素を動かして電気を得たりすてきました。最近、−113℃以下で強誘電性の氷 XI が存在するなど、面白い利用法があります。ることがわかりました。従来考えられているよりも高い温度で氷 XI が発生したので、土星から冥王星、さらに遠方の小天体といった広い領域にとても沢山の氷 XI が存在すると考えています。参考までに，図 3 に冥王星の構造を示します．＋ − 図 1 強誘電性の水図 2 水における電荷の向き図 3 冥王星の構造