지구외핵은 순수한 철원소 이외에, 철보다 원자량이 낮은 원소가 상당량 포함되어 있다. 수소도 외핵내에 존재할 가능성이 있는 성분 중의 하나로 인식되고 있다. 따라서, 철수화물에 대한 압력에 따른 수소의 용해도에 대한 연구와 병행하여, 기타 금속수화물에 대한 연구의 확대 또한 중요하다. 수소는 또한 석유의 대체물질로써 그 가능성이 매우 높으며, 금속수화물상태로 수소를 보다 효율적으로 저장할 수 있는 설정구조에 대한 연구 역시 요구된다. 이러한 두가지 이류로, TiH2를 철수화물의 결정구조적 유사물로 선택하여, 고온-고압하에서 특성화 현상을 연구하였다. 결정질 TiH2 분말시료에 대하여 두가지 다른 온도-압력 조건하에서 고온-고압실험이 시해되었다. 이러한 실험 중 하나는 소형 고온 발생장치가 부착된 피스톤-실린더 다이아몬드 앤질기기를 이용하여 압력은 최고 15 GPa 까지, 온도는 500˚에 고정시킨 상태에서 처리한 시료를 상온-상압상태로 변환시켜 X-선 회절실험을 하였다. 이러한 실험에서, 11.3 GPa 압력 이상에서 고온-고압처리한 시료로 부터 사방정계 결정구조를 보이는 비가역성의 새로운 광물상을 발견하였는데 이는 Ti수화물이 고압하에서 안정한 결정 격자구조를 보이는 새로운 것이다. 이 상변이에 따른 몰부피의 변화는 약 10%이다.

The Earth outer core accomodates moderately considerable amount of lighter elements than pure iron itself. Hydrogen is one of the possible candidates of minor constituents in the outer core. It would be worth while to extend for the pressure effect on the solubility of hydrogen in the metal-hydrides including iron hydride. In view of hydrogen being one of the potential substitutes for petroleum, searching a more efficient way for storing hydrogen in the form of hydrides is of considerable value. For two purposes, TiH2was selected among lot of hydrides for its characteristics under pressure and temperature. There have been two kinds of experiment carried out on TiH2 under different experimental conditions. As one of these attempts, polycrystalline TiH2 was loaded up to 15 GPa stepwise at the constant temperature 500˚ using a piston-cylinder diamond anvil cell equipped with a miniature furnace of an electric power supply. The X-ra diffraction technique was employed on the quenched samples after the simultaneous high pressure and temperature treatments. During these high pressure-temperature runs, and irreversible phase of TiH2 has been observed at the pressures higher than 11.3 GPa, which would be assigned to the orthorhombic crystal system as one of the new phase(s) of TiH2. Molar volume change on this phase transition is ∼10%.

• 김영호 | Kim, Young-Ho