초록
중성자산란을 이용하여 (NH$_4$)$_2$SO$_4$에 있어서 분자의 재배향(reorientation)을 조사하였다. T=300$^{\circ}$K의 측정에 대해서는 여러산란각도에서 분리된 준탄성산란스펙트럼과 구조인자(form-factor)를 SKOLD 이론에 의한 네개의 재배향모형과 비교하여 NH$_4$이온이 $\tau$$_{c}$=2.0$\times$$10^{-11}$ sec인 3중회전 4축(3-fold four axes) 또는 2중회전 3축재배향을 한다는 결론을 얻었다. $\tau$$_{c}$의 온도의존성을 100$^{\circ}$K-413$^{\circ}$K에 걸쳐 조사했으며, 고온상에 대해서는 복합스책트럼의 폭을 NMR이완시간측정에 얻은 결론과 비교하였다. 이상의 결과는 중성자산란이 고체에 있어서 분자재배향의 상세한 조사에 유력한 한 방법임을 보여 주었으며 따라서 이 방법의 응용에 대한 고찰을 하였다. 그 한 예로서 NH$_4$I(상 1)에 대해서 측정한 탄성구조인자와 자유회전근사에서 얻은 이론치를 비교하여 NH$_4$이온이 8면체형포텐샬 (Potential)에서 $\tau$$_{c}$$\leq$$10^{-12}$ sec인 재배향을 하고 있음을 주장하였다. 분자재배향이 비탄성 스펙트럼에 미치는 영향에 대하여 간단한 이론적 고찰을 하였다.을 하였다.
Molecular reorientation in (NH$_4$)$_2$SO$_4$, has been studied by cold neutron scattering. For T=300$^{\circ}$K data, the isolated quasielastic spectra and form-factors at various scattering angles are compared with four reorientational models based on SKOLD theory. Front these, it is concluded that the NH$_4$ions are performing either 3-fold four axes or 2-fold three axes reorientation with $\tau$$_{c}$=2.0$\times$10$^{-11}$ sec. The temperature dependence of f. is studied over 100$^{\circ}$K-413$^{\circ}$K and for the high-temperature phase, the widths of composite spectra are compared with the results from NMR relaxation measurements. All the results have shown that the neutron scattering method is capable of giving detalis of the reorientational modes in solids and therefore some discussions are given on the application of this method. A study of the form-factor is applied for NH$_4$I (Phase I) by comparing the measurement with the calculation based on free rotation approximation and proposed a reorientation model of NH$_4$ ions in the octahedral potential cage with $\tau$$_{c}$$\leq$10$^{-12}$ sec. Also a brief theoretical prediction for the effect of reorientational motions on the inelastic spectrum is discussed.sed.