n-アルカン結晶

INTRODUCTION

低温秩序相 (LO) 回転相(R)

融液相 (L)

融解・結晶化秩序無秩序固相転移

subcell

as

cs

as

bs

低温秩序相 (LO)の構造炭素数とその偶奇によって異なる

herringbone

例：炭素数奇数

orthorhombic相

c

b 分子の分子軸周りの向き＝分子配向

分子の重心位置の３次元長距離周期性を維持したまま種々の構造の揺らぎが励起される

分子配向の配列秩序が無秩序化

hindered rotation

分子軸周りの回転的な分子運動

・分子軸に沿った並進的な位置が C-C-C 周期のレベルで無秩序化

分子軸に沿った並進的な分子運動

C21　 LO　　 RI　　 L

C23　 LO　　 RV　　 RI　　RII　　 L

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 3335

40

45

50

55

60

65

70

75

carbon number

tem

pera

ture

/ ℃

RII: hexagonal

a

b

RI: orthorhombic

a

b

RI， RII相の平均構造

1.5

1.6

1.7

C21

C23

T

a/b

RII

RI

LO

3

RI相内では格子定数の温度変化が大きい

回転相における分子配向の短距離秩序相関

近隣の分子同士で分子配向を規則的に配列しようとする空間相関を持って揺らぐ（＝短距離秩序相関） ２種類の短距離秩序相関の存在が推測されている

構造の揺らぎの空間相関を実験的に直接観測する手法：　Ｘ線散漫散乱法

G. Ungar and N. Masic, J. Phys. Chem. 89, 1036 (1985)赤外線吸収スペクトル分光T. Yamamoto, J. Chem. Phys. 89, 2356 (1988)コンピュータシュミレーション

herringbone 型 parallel 型

ii FFF

jiijji

jiij

jiijji

iFFiF

iFFI

,,

2

,

2exp2exp

2exp

qrqr

qr

構造因子：全散乱強度：

Bragg 反射・・・平均構造

散漫散乱・・・構造の揺らぎの相関 弱い強度の散乱が逆空間内に広く分布する

Ｘ線散漫散乱強度

回転相では、構造の揺らぎに起源を発する特徴的な散漫散乱が観測される。

c*

a*, b*

-3

-2

-1

0

1

2

3

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5h

k

Ｘ線散漫散乱法による回転相の研究

n-C23H48 回転相の特徴的な散漫散乱パターンが初めて観測された。

T. Yamamoto, K. Nozaki and T. Hara, J. Chem. Phys. 92, 631 (1990)

K. Kato and T. Seto, Jpn. J. Appl. Phys. 41, 2139 (2002)

T. Seto and K. Kato, Polymer Preprints, Japan, 28, 421 (1979)

n-C23H48 のＸ線散漫散乱から RII 相には parallel 型の短距離秩序構造があると推測され、散乱強度がモデル計算で再現された。

I. Hara, K. Nozaki, T. Yamamoto, Polymer Preprints, Japan, 52, 550 (2003)

n-alcohol 結晶のＸ線散漫散乱強度分布を用いて、 初めて回転相の揺らぎの程度や短距離秩序構造について定量的に考察された。

parallel型の短距離秩序が存在する

RII 相の短距離秩序構造　‐Ｘ線散漫散乱法による解析‐　（ I. Hara, 2003 ）

異方的な短距離秩序相関

本研究の目的

RI相の短距離秩序構造（分子配向の秩序）の解明

n-C21H44 の RI 相のＸ線散漫散乱強度を測定

RI 相における分子配向の短距離秩序を a/b で整理し、 LO 相やRII 相との構造の関連性や他の報告された実験事実との整合性を定性的に評価する。