氷惑星マントル物質の高温高圧実験に基づく天王星・海王星の内部構造モデルの構築
| Project/Area Number |
19J01467
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
門林 宏和 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 高温高圧実験 / 天王星・海王星 / メタン / ダイヤモンド / ダイヤモンドアンビルセル / 天王星 / 海王星 / 分子解離 / アンモニア / 放射光X線回折 / ラマン分光 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、天王星と海王星の内部構造モデルの構築を目的とした氷惑星マントル物質の高温高圧実験を行う。特に、メタンやアンモニアの融解や分子解離挙動に着目し、これに派生して生じるダイヤモンドや新規物質の生成とその条件を解明する。そして、得られた物質科学的知見を統合し、氷惑星の内部構造モデルの構築を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、氷惑星マントル組成物質の高温高圧実験を行うことにより、メタンやアンモニアの融解や分子解離挙動、及び、これに派生して生じるダイヤモンドや新奇物質の生成プロセスとその条件を解明することを目的としている。
2021度は、昨年度から引き続き、抵抗加熱式および外熱式ダイヤモンドアンビルセルの改良を行うとともに、CO2レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルを用いた高温高圧実験により、C-N-O-H系物質の氷惑星内部条件下における挙動の解明に取り組んだ。
その結果、一部の試料において、レーザー加熱による加熱中心部の黒色化が観察された。この黒色化の原因を明らかにすべく、室温へ温度クエンチ後、黒色部に対し、X線回折を行ったところ、典型的なダイヤモンドの回折線が得られた。加えて、ラマン分光により、固体水素やメタンと水素から成る分子化合物の生成が示され、さらに脱圧回収後の固体生成物からは明瞭なダイヤモンドのラマンピークが得られた。これらの結果は、高温高圧下におけるメタンの分子解離および重合によるダイヤモンドの生成が、氷惑星のマントル内部条件を想定したC-N-O-H系においても起こり得ることを示すものである。
これら得られた成果については、国内学会・シンポジウムで発表を行うとともに、査読付き国際雑誌（Kadobayashi et al., Sci. Rep. 11, 8165 (2021)）にて公表している。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(24 results)
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[Presentation] グラッシーカーボンからのナノ多結晶ダイヤモンド合成と圧縮挙動2019
Author(s)
上田千晶, 入舩徹男, 國本健広, 有本岳史, 新名亨, 大藤弘明, 境毅, 門林宏和, 八木健彦, 河口沙織, 河口彰吾
Organizer
第60回高圧討論会
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