Two anhydrous crystal structures of fully dehydrated Cd2+ - and Cs+ -exchanged zeolite X, Cd32Cs28Si100Al92O384 (Cd32Cs28-X: a = 24.828(11) $\AA)$ and fully dehydrated Cd,sup>2+ - and Rb+ -exchanged zeolite X, Cd28Rb36Si100Al92O384 (Cd28Rb36-X: a = 24.794(2) $\AA$), have been determined by single-crystal X-ray diffraction techniques in the cubic space group Fd3 at $21(1)^{\circ}C.$ The structures were refined to the final error indices, R1 = 0.058 and R2 = 0.065 with 637 reflections for Cd32Cs28-X and R1 = 0.086 and R2 = 0.113 with 521 reflections for Cd28Rb36-X for which I > $3\sigma(I)$. In the structure of Cd,sub>32Cs28-X, 16 Cd2+ ions fill the octahedral sites I at the centers of the double six rings (Cd-O = $2.358(8)\AA$ and O-Cd-O = $90.8(3)^{\circ}$ ). The remaining 16 Cd2+ ions occupy site II (Cd-O = $2.194(8)\AA$ and O-Cd-O = $119.7(4)^{\circ})$ and six Cs+ ions occupy site II opposite to the single six-rings in the supercage; each is $2.322\AA$ from the plane of three oxygens (Cs-O = 3.193(13) and O-Cs-O = $73.0(2)^{\circ}).$ Aboutten Cs+ ions are found at site II', $1.974\AA$ into the sodalite cavity from their three oxygen plane (Cs-O = $2.947(8)\AA$ and O-Cs-O = $80.2(3)^{\circ}).$ The remaining 12 Cs+ ions are distributed over site III' (Cs-O = 3.143(9) and O-Cs-O= $59.1(2)^{\circ})$. In the structure of Cd28Rb36-X, 16 Cd2+ ions fill the octahedral sites I at the center of the double-sixrings (Cd-O = 2.349(15) and O-Cd-O = $91.3(5)^{\circ}$ ). Another 12 Cd2+ ions occupy two different II sites (Cd-O = $2.171(18)/2.269(17)\AA$ and O-Cd-O = $119.7(7)/113.2(7)^{\circ}).$ Fifteen Rb+ ions occupy site II (Rb-O = $2.707(17)\AA$ and O-Rb-O = $87.8(5)^{\circ}).$ The remaining 21 Rb+ ions are distributed over site III' (Rb-O = $3.001(16)\AA$ and O-Rb-O = $60.7(4)^{\circ})$. It appears that the smaller and more highly charged Cd2+ ions prefer sites I and Ⅱ in that order, and the larger Rb+ and Cs+ ions, which are less able to balance the anionic charge of the zeolite framework, occupy sites II and II' with the remainder going to the least suitable site in the structure, site III'.The maximum Cs+ and Rb+ ion exchanges were 30% and 39%, respectively. Because these cations are too largeto enter the small cavities and their charge distributions may be unfavorable, cation-sieve effects might appear.
압축성(壓縮性) 모래를 사용하여 주응력(主應力)을 각기 독립적으로 조절할 수 있는 입방체삼축시험(立方體三軸試驗)을 하였다. 그 결과 초기(初期) 변형계수(變形係數)는 b값의 증가와 더불어 증가하고 중간주응력(中間主應力)이 b값이 적을 때는 주변형율간(主變形率間)의 거동(擧動)에 영향을 미치지 못하고 배수(排水) 경우는 b=0.3, 비배수(非排水)경우는 b=0.6 값에서부터 b값이 커질수록 최대주변형율(最大主變形率)(${\varepsilon}_1$) 값이 더 적은 값에서 파괴(破壞)된다. 파괴시(破壞時) 소성변율(塑性變形率) 중분벡터의 방향은 배수조건(排水條件)에 무관하고 직교조건은 3축면(三軸面)에서는 만족되지 않으나 팔면체면(八面體面)에서는 만족되는 재료(材料)임을 알았다.
Laboratory experiments were conducted in order to find effects of the intermediate principal stress of ${\sigma}_{2}$ on rock fractures and faults. Polyaxial tests were carried out under the most generalized compressive stress conditions, in which different magnitudes of the least and intermediate principal stresses ${\sigma}_{3}$ and ${\sigma}_{2}$ were maintained constant, and the maximum stress ${\sigma}_{1}$, was increased to failure. Two crystalline rocks (Westerly granite and KTB amphibolite) exhibited similar mechanical behavior, much of which is neglected in conventional triaxial compression tests in which ${\sigma}_{2}$ = ${\sigma}_{3}$. Compressive rock failure took the form of a main shear fracture, or fault, steeply dipping in ${\sigma}_{3}$ direction with its strike aligned with ${\sigma}_{2}$ direction. Rock strength rose significantly with the magnitude of ${\sigma}_{2}$, suggesting that the commonly used Mohr-type failure criteria, which ignore the ${\sigma}_{2}$ effect, predict only the lower limit of rock strength for a given ${\sigma}_{3}$ level. The true triaxial failure criterion for each of the crystalline rocks can be expressed as the octahedral shear stress at failure as a function of the mean normal stress acting on the fault plane. It is found that the onset of dilatancy increases considerably for higher ${\sigma}_{2}$. Thus, ${\sigma}_{2}$ extends the elastic range for a given ${\sigma}_{3}$ and, hence, retards the onset of the failure process. SEM inspection of the micromechanics leading to specimen failure showed a multitude of stress-induced microcracks localized on both sides of the through-going fault. Microcracks gradually align themselves with the ${\sigma}_{1}$-${\sigma}_{2}$ plane as the magnitude of ${\sigma}_{2}$ is raised.
The metal-carbon σ-bond cluster complexes 1-Mn(CO)5-2-R-1,2-C2B10H10 (R=CH3 Ia, C6H5 Ib) have been prepared in good yields from readily available carboranyl lithium complexes, 1-Li+-2-R-1,2-C2B10H10- (R=CH3, C6H5), by direct reaction with (CO)5MnBr. These manganese metal complexes are rapidly converted to the corresponding manganese metal carbene complexes, 1-[(CO)4Mn=C(OCH3)(CH3)]-2-R-1,2-C2B10H10 (R=CH3 IIIa, C6H5 IIIb), via alkylation with methyllithium followed by O-methylation with CF3SO3CH3. The crystal structure of IIIb was determined by X-ray diffraction. Thus, complex IIIb crystallizes in the orthorhombic space group P212121 with cell parameters a=15.5537(5), b=19.0697(5), c=7.4286(3) Å, V=2203.4(1) Å3, and Z=4. Of the reflections measured a total of 3805 unique reflections with F2>3σ(F2) was used during subsequent structure refinement. Refinement converged to R1=0.053 and R2=0.091. Structural studies showed that the manganese atom had a slightly distorted pseudo-octahedral configuration about the metal center with the carbene and ortho-carborane occupying the equatorial plane cis-orientation to each other.
점토광물의 물리화학적 특성에 대한 분자 또는 원자 스케일의 연구 중요성이 강조되고 있다. 그러나 실험만으로는 광물의 미시적 현상을 이해하기 어려운 경우가 많다. 특히 2:1 점토광물 팔면체에 존재하는 수산기(hydroxyl)가 금속 양이온 흡착과정에 큰 역할을 한다는 가정은 X-ray를 이용하는 실험만으로는 명확하게 테스트하기 어렵다. 이번 논문에서는 점토광물 내의 수산기 연구에 대한 전산광물학(computational mineralogy) 이용 가능성에 대하여 조사하였다. 점토광물의 기본구조인 팔면체 층만으로 구성된 광물, 1:1 구조를 갖는 광물, 2:1 구조를 갖는 광물 중 대표적인 이팔면체 및 삼팔면체 층상규산염 광물을 선별하여 구조최적화를 실시하였다. 분자역학적(molecular mechanics) 계산과 양자역학적(quantum mechanical) 계산 모두 실험값의 격자상수(lattice parameters)를 잘 재현할 수 있었다. 그러나, 사면체층과 팔면체의 구조적 뒤틀림(structural distortion) 등 광물 내부구조를 기존 실험결과와 비교했을 때, 양자역학적 계산결과가 분자역학적 방법을 이용한 결과 보다 더 낮은 오차를 보였다. 파이로필라이트(pyrophyllite) 수산기가 (001)면과 이루는 각은, 수산기의 H(proton)과 사면체의 Si 양이온 간의 척력으로 결정되는데, 양자역학적 방법은 약 $25-26^{\circ}$로 예측하였고, 분자역학적 방법은 약 $35^{\circ}$ 정도로 양자역학계산 결과와 무려 $10^{\circ}$의 큰 차이를 보였다. 전산광물학은 점토광물 구조연구에 신뢰성이 매우 높은 연구방법으로 양이온 흡착과정 중 수산기의 역할 규명에 사용될 수 있다.
본문은 3차원 응력 공간에서 암석이나 콘크리트등 경성기초 지반재료의 응력 - 변형율 거동에 대해 소성이론에 기초를 두고 Desai 등에 의해 제안된 구성식에 대해 기술하고 이를 증명하기 위해 3주응력을 독립적으로 제어 할 수 있는 고압력 입방체 3축실험기를 이용하여 다양한 응력 경로 실험을 한 것으로 사용재료는 콘크리트 시료를 제작 이용하였으며 그 주요한 결론으로서는 1) 경성재료의 구성모텔은 3주응력이 별도로 제어되는 3축실험을 시행함으로써 다양한 응력경로를 보다 정확히 설명할 수 있다. 이점은 경화재료 특히 암석이나 콘크리트와 같은 재료의 구성식을 설명하는데 있어서 필수적이라고 판단한다. 2) 이와같은 경성재료의 구성식은 항복과 경화거동을 유일한 함수로써 연속적으로 정의할 수 있으므로 지금까지 두개의 함수를 이용하여 표현한 두 항복면의 불연속을 제거할 수 있다. 따라서 두 함수의 교차점에서 sigulality point를 피할 수 있으므로 computer계산에 관련된 난점을 제거할 수 있다. 3) 본 콘크리트와 같은 재료의 경우도 $J_1-{\sqrt{J_{2D}}}$면, 8면체면 그리고 3축면등에서의 항복거동(그림11-그림 14)과 체적변형률(그림 15) 그리고 응력-변형률거동(그림 16-그림 18)에 대해 이론 예측치와 실험결과치가 잘 일치하고 있다.
다이아몬드 합성 조건에서 질소 첨가량은 0%에서 95%까지 변화하였을 때의 합성 거동을 조사하였다. 질소 첨가량이 증가함에 따라 합성된 상은 {100} 성장면으로 이루어진 다이아몬드 막에서 고유의 결정면이 사라지고 나조 크기의 결정들로 이루어진 다이아몬 막으로 변화하였다. 심지어 수소가 없어 메탄과 질소만의 경우에서도 다이아몬드 막 합성이 가능함을 보여주었다. 또한 다이아몬드 구조를 갖는 개별적 입자의 형태는 30%∼80% 질소 첨가범위에서 정팔면체의 결정모양을 가졌고, 이 범위에서 기판온도가 증가함에 따라 육방정 모양의 새로운 결정상을 관찰하였다. 다이아몬드 막의 경우 질소, 첨가량에 무관하게 질소 혼입향은 측정되지 않을 만큼 적었지만, 육방정 결정상은 Si, C 그리고 N으로 이루어진 SiCN화합물임을 확인하였다.
CO와 $H_2$의 탄소원을 사용한 마이크로파 플라즈마 화학기상증착 방법으로 SOD 구조에 적용될 양질의 다이아몬드 박막을 형성하였고, SOD 구조를 형성하기 위해 diamond/Si(100) 구조 위에 poly-Si 박막을 저압화학기상 증착법으로 제작하였다. CO/$H_2$탄소원의 유량비 증가에 따라 다이아몬드의 결정은 octahedron 구조에서 cubo-octahedron 구조로 바뀌었으며, 결정면은 {111}과 {100}으로 혼합되어 형성되었다. 비정질 carbon과 non-diamond성분이 없는 양질의 다이아몬드 박막은 CO/$H_2$의 유량비가 0.18일 때 형성되었으며, 주 결정상은 (111) 면이었다. diamond/Si(100) 계면은 void가 없는 평활한 계면을 이루었으며, 다이아몬드 박막의 유전상수, 누설전류와 비저항은 각각 $5.31\times10^{-9}A/cm^2$ 그리고 $9\times{10^7}{\Omega}cm$이었다.
압축성 모래의 3차원 전단강도 특성을 밝히기 위하여 육면체 시료로 성형하여 세 주응력을 각기 독립 적으로 조절하여 일련의 압밀배수 및 압밀비배수시험을 실시하였다. 그 결과 중간주응력은 파괴강도에 큰 영향을 미치고 있으며 파괴규준은 유효응력 해석을 할 경우 중간주덕력의 영향을 받고있다. 측정된 유효내부마찰각은 중간주응력의 상대적 크기를 나타내는 계수 b(=(o2-o3)/(o1-o3)값이 0인 삼축압축상태에서 최소치가 되고 점진적으로 b값의 증가와 더불어 담가하며 배수, 비배수시험 결과를 동-정팔면체면에 투영하여 얻은 응력으로 조정된 유효내부마찰각은 같은 b값에서 서로 일치하고 있다. 비배수시험에 있어서 전응력으로 해석한 결과는 Tresca의 파괴규준과 잘 일치하고 있다. 정팔면체면에 유효응력으로 표시된 파양면은 배수, 비배수시험결과가 같은 값을 가지고 Lade의 파양규준에 근접함을 보여준다.
$Na^+$ ion conductivity can be improved by the substitution of an Mg atom for an Al atom to form a nonstoichiometric $Na^+$$\beta$-alumina. We performed a first principles study to investigate the most stable substitution site of an Mg atom and the resulting structural change of the nonstoichiometric $Na^+$$\beta$-alumina. Al atoms were classified as four different layers in the spinel block that are separated by conduction planes in the nonstoichiometric $Na^+$$\beta$-alumina. The substitution of an Mg atom for an Al atom at a tetragonal site was more favorable than that at an octahedral site. The substitution in the spinel block was more favorable than that close to the conduction plane. This result was well explained by the volume changes of the polyhedrons, by the standard deviation of the Mg-O distance, and by the comparison with bulk MgO structure. Our result indicates that the most preferable site for the Mg atom was the tetrahedral site at the spinel block in the nonstoichiometric $Na^+$$\beta$-alumina.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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