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溶融珪酸塩の高圧下におけるナノ構造と物性

Research Project

Project/Area Number 13J01856
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Solid earth and planetary physics
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

則竹 史哉  岡山大学, 環境生命科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords分子動力学法 / 珪酸塩 / 高圧 / 高温 / 液体 / 界面 / 珪酸塩融体 / 高温高圧 / 珪酸塩鉱物
Outline of Annual Research Achievements

研究計画では、二成分系珪酸塩液体の高圧力下における構造と物性の研究、および溶融珪酸塩/珪酸塩結晶界面のナノ構造と物性、および部分溶融系の力学的性質を明らかにすることを目標としていた。
古典分子動力学法を用いた研究により二成分系珪酸塩液体の高圧力下における構造と物性の関係は、これまでの研究で示唆されていたSiの配位数の変化にとは別の、それより低圧側における相転移的な構造変化を発見した。それは、構造の変化およびSi-Oの結合の交換速度とネットワーク構成元素の自己拡散係数の間のべき乗則の指数の変化、また体積圧縮率の微係数の変化で定義することができる。Siの配位数が4配位から6配位の状態に変化する前に組成と圧力によりイオン性液体的な単純な液体状態、そしてネットワーク性液体の状態そして員環分布が変化し石英の高圧相であるコース石と同じく四員環が増加し始めるコース石的な液体状態の3つの状態が存在することを明らかにした。
古典分子動力学法を用いて大規模な系の計算を行った溶融珪酸塩/珪酸塩結晶界面の研究においては、苦土カンラン石に挟まれた輝石組成液体膜の構造と物性に、その膜の厚さ依存性があることを見出した。特に、輝石組成液体膜が10 nm を下回る膜厚となると界面に周期的な組成の波が強く表れ、SiリッチなレイヤーとMgリッチなレイヤーが強く表れる。その結果、挟まれた液体膜内部における輸送係数がバルクのそれと比べ1桁以上低下する特異な挙動を発見した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Elastic wave velocity anomalies of anorthite in subducting plate: In situ experiments2015

    • Author(s)
      Kyoko N. MATSUKAGE, Yu NISHIHARA, Fumiya NORITAKE, Katsuyuki KAWAMURA, Noriyoshi TSUJINO, Moe SAKURAI, Yuji HIGO, Junichi NAKAJIMA, Akira HASEGAWA, Eiichi TAKAHASHI
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: in press Issue: 8-9 Pages: 1856-1865

    • DOI

      10.2138/am-2015-5240

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structure and properties of forsterite-MgSiO3 liquid interface: molecular dynamics study2014

    • Author(s)
      Structure and properties of forsterite-MgSiO3 liquid interface: molecular dynamics study
    • Journal Title

      Progress in Earth and Planetary Science

      Volume: 1 Issue: 1 Pages: 14-14

    • DOI

      10.1186/2197-4284-1-14

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Na2O-nSiO2液体の高温高圧 分子動力学シミュレーション2014

    • Author(s)
      則竹史哉, 河村雄行
    • Organizer
      日本鉱物科学会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子動力学法によるNa2O-SiO2系メルトの圧密過程の考察2014

    • Author(s)
      則竹史哉, 河村雄行
    • Organizer
      日本コンピュータ化学会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2014-05-29 – 2014-05-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure and properties of forsterite-MgSiO3 liquid interface by molecular dynamics simulations2014

    • Author(s)
      則竹史哉, 河村雄行
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure and properties of forsterite-MgSiO_3 liquid interface by molecul ar dynamics simulations (oral)2014

    • Author(s)
      F. Noritake. K. Kawamura
    • Organizer
      Geofluid-3rd
    • Place of Presentation
      Tokyo inst. Tech.
    • Year and Date
      2014-03-10
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 灰長石の弾性異常 : 分子動力学法による研究(oral)2013

    • Author(s)
      則竹史哉、河村雄行、松影香子
    • Organizer
      日本鉱物科学会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2013-09-13
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Structure-property relationship of Na/Ca silicate liquids under high pressure (oral)2013

    • Author(s)
      F. Noritake, K. Kawamura
    • Organizer
      Goldschmidt 2013
    • Place of Presentation
      Firenze, Italy
    • Year and Date
      2013-08-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 分子軌道法によるSi-O-Si架橋の電子状態(poster)2013

    • Author(s)
      則竹史哉、河村雄行
    • Organizer
      日本コンピュータ化学会2013年春季年会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2013-05-31
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Forsterite-MgSiO_3液体界面の構造と物性(oral)2013

    • Author(s)
      則竹史哉、河村雄行
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ
    • Year and Date
      2013-05-20
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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