オクタオキシゲン

オクタ酸素は、 ε-酸素または赤色酸素とも呼ばれ、8個の酸素原子からなる酸素の同素体です。この同素体は、室温で10～96GPaの圧力で形成されます。^[1]

調製と特性

室温で酸素の圧力が10ギガパスカル（1,500,000psi）を超えると、酸素は劇的に相転移を起こし、異なる同素体になります。体積が大幅に減少し、^[2]色が空色から深紅色に変わります。^{[3]このε相は1979年に発見されましたが、構造は不明でした。}赤外線分光法に基づいて、研究者は1999年にこの相がOで構成されていると仮定しました。
₄結晶格子中の分子である。^{[4]しかし、2006年に}X線結晶構造解析によって、この安定相は実際にはO
₈^[5]^[6]誰も理論的に構造を予測していなかった：^[1]菱形O
₈クラスター^[7]は4つのO
₂分子。

この相では、暗赤色、非常に強い赤外線吸収、および磁気崩壊を示す。^[8]また、非常に広い圧力領域にわたって安定しており^{[要出典] 、数多くのX線回折、分光学的および理論的研究の対象となっている。}単斜晶系C2/m対称性を持つことが示されており、その赤外線吸収挙動は酸素分子がより大きな単位に会合することに起因する。11GPaでは、O
₈クラスターの長さは0.234 nm、クラスター間の距離は0.266 nmで、どちらも酸素分子Oの結合長0.120 nmよりも長い。
₂^[1 ]

Oの形成メカニズム
₈この研究で発見されたクラスターの起源はまだ明らかではないが、研究者らは酸素分子間の電荷移動や酸素分子の磁気モーメントが形成に重要な役割を果たしていると考えている。^[1]

潜在的な用途

液体酸素はすでにロケットの酸化剤として使用されており、オクタオキシゲンはエネルギー密度が高いため、さらに優れた酸化剤になる可能性があると推測されています。^[9]

研究者たちは、この構造が元素の構造研究に大きな影響を与える可能性があると考えています。^[1]

参考文献

^ abcde 産業技術総合研究所 (AIST) (2006). 「赤色酸素 O8 クラスターの発見に伴い、固体酸素 ε 相の結晶構造が決定」. AZoNano . 2008 年 1 月 10 日閲覧。
^ Akahama, Yuichi; Kawamura, Haruki; Häusermann, Daniel; Hanfland, Michael; Shimomura, Osamu (1995年6月). 「分子固体の金属化に伴う96GPaでの酸素の新しい高圧構造遷移」. Physical Review Letters . 74 (23): 4690– 4694. Bibcode :1995PhRvL..74.4690A. doi :10.1103/PhysRevLett.74.4690. PMID 10058574.
^ Nicol, Malcolm; Hirsch, KR; Holzapfel, Wilfried B. (1979年12月). 「298 K付近の酸素相平衡」. Chemical Physics Letters . 68 (1): 49– 52. Bibcode :1979CPL....68...49N. doi :10.1016/0009-2614(79)80066-4.
^ Gorelli, Federico A.; Ulivi, Lorenzo; Santoro, Mario; Bini, Roberto (1999 年 11 月). 「固体酸素の ε 相: O ₄分子格子の証拠」. Physical Review Letters . 83 (20): 4093– 4096. Bibcode :1999PhRvL..83.4093G. doi :10.1103/PhysRevLett.83.4093.
^ 藤久、博;赤浜雄一；川村春樹大石康夫;下村修；山脇洋坂下真美;後藤嘉人；竹谷聡;恩田和正 H. (2006-08-26). 「固体酸素のイプシロン相のO _{8クラスター構造」。}物理的なレビューレター。97 (8): 085503。ビブコード:2006PhRvL..97h5503F。土井：10.1103/PhysRevLett.97.085503。PMID 17026315。
^ ルンデゴール、ラース F.;ウェック、グンナール。マクマホン、マルコム I.デグルニエ、セルジュ。ポール・ルベイル (2006-09-14)。「固体酸素相におけるO _{8分子格子の観察」。}自然。443 (7108): 201–204。書誌コード:2006Natur.443..201L。土井：10.1038/nature05174. PMID 16971946。S2CID 4384225 。
^ Steudel, Ralf; Wong, Ming Wah (2007). 「 固体酸素中の暗赤色 O _{8分子: S}₈のようなリングではなく菱形クラスター」. Angewandte Chemie International Edition . 46 (11): 1768– 1771. doi :10.1002/anie.200604410. PMID 17450606.
^ Freiman, Yu A.; Jodl, HJ (2004). 「固体酸素」. Physics Reports . 401 ( 1– 4): 1– 228. Bibcode :2004PhR...401....1F. doi :10.1016/j.physrep.2004.06.002.
^ Ball, Phillip (2001 年 11 月 16 日). 「新しい形態の酸素が発見される」. Nature News . doi :10.1038/news011122-3.

[epsilon-1] 産業技術総合研究所 (AIST) (2006). 「赤色酸素 O8 クラスターの発見に伴い、固体酸素 ε 相の結晶構造が決定」. AZoNano . 2008 年 1 月 10 日閲覧。

[Akahama-2] Akahama, Yuichi; Kawamura, Haruki; Häusermann, Daniel; Hanfland, Michael; Shimomura, Osamu (1995年6月). 「分子固体の金属化に伴う96GPaでの酸素の新しい高圧構造遷移」. Physical Review Letters . 74 (23): 4690– 4694. Bibcode :1995PhRvL..74.4690A. doi :10.1103/PhysRevLett.74.4690. PMID 10058574.

[3] Nicol, Malcolm; Hirsch, KR; Holzapfel, Wilfried B. (1979年12月). 「298 K付近の酸素相平衡」. Chemical Physics Letters . 68 (1): 49– 52. Bibcode :1979CPL....68...49N. doi :10.1016/0009-2614(79)80066-4.

[Gorelli-4] Gorelli, Federico A.; Ulivi, Lorenzo; Santoro, Mario; Bini, Roberto (1999 年 11 月). 「固体酸素の ε 相: O ₄分子格子の証拠」. Physical Review Letters . 83 (20): 4093– 4096. Bibcode :1999PhRvL..83.4093G. doi :10.1103/PhysRevLett.83.4093.

[5] 藤久、博;赤浜雄一；川村春樹大石康夫;下村修；山脇洋坂下真美;後藤嘉人；竹谷聡;恩田和正 H. (2006-08-26). 「固体酸素のイプシロン相のO _{8クラスター構造」。}物理的なレビューレター。97 (8): 085503。ビブコード:2006PhRvL..97h5503F。土井：10.1103/PhysRevLett.97.085503。PMID 17026315。

[nature-6] ルンデゴール、ラース F.;ウェック、グンナール。マクマホン、マルコム I.デグルニエ、セルジュ。ポール・ルベイル (2006-09-14)。「固体酸素相におけるO _{8分子格子の観察」。}自然。443 (7108): 201–204。書誌コード:2006Natur.443..201L。土井：10.1038/nature05174. PMID 16971946。S2CID 4384225 。

[7] ^ Steudel, Ralf; Wong, Ming Wah (2007). 「 固体酸素中の暗赤色 O _{8分子: S}₈のようなリングではなく菱形クラスター」. Angewandte Chemie International Edition . 46 (11): 1768– 1771. doi :10.1002/anie.200604410. PMID 17450606.

[solid-8] Freiman, Yu A.; Jodl, HJ (2004). 「固体酸素」. Physics Reports . 401 ( 1– 4): 1– 228. Bibcode :2004PhR...401....1F. doi :10.1016/j.physrep.2004.06.002.

[9] Ball, Phillip (2001 年 11 月 16 日). 「新しい形態の酸素が発見される」. Nature News . doi :10.1038/news011122-3.