Exploration of superionic conductors under high pressure using syncrotron radiation x-ray: toward clarification of mantle structure of icy planets
| Project/Area Number |
21K03718
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
木村 友亮 岐阜大学, 工学部, 助教 (50624540)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 超イオン伝導体 / マルチアンビル装置 / X線構造解析 / 高温高圧実験 |
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| Outline of Research at the Start |
天王星と海王星で確認されている多重極磁場の生成に重要な役割を果たすと考えられている水とアンモニアの超イオン相の結晶構造については、実験で直接決定することが難しいために未だに制約できていない。一方、CaF2も高温高圧条件で超イオン相の存在が予想されている。その結晶構造については複数の計算手法によって氷物質の超イオン相よりも詳細に調べられているが、理論研究間で見解が一致していない上に、実験研究による超イオン相の存在の検証は行われていない。本研究では、超イオン伝導体の結晶構造の予想に適した計算手法の検証を目的として、CaF2の高圧超イオン相を実験的に探索し、その結晶構造を決定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、SPring-8において高温高圧条件におけるCaF2のX線構造解析実験を行った。その結果から、示唆熱分析が示すよりも広い領域にγ相が存在することが明らかになった。本年度の研究では、SPring-8実験の回収試料の組織観察と組成分析を電子顕微鏡を用いて行った。
グラファイトをヒーターに用いたセル構成の回収試料からは、出発物質のCaF2と圧力マーカーである白金が検出され、カプセル内に不純物は見つからなかった。一方、レニウムをヒーターに用いた別のセル構成の回収試料からは、CaF2と白金に加えて、圧媒体であるMgOが検出された。このことから、レニウムをヒーターに用いたセル構成で行った高温高圧実験では、不純物が混入していた可能性が示された。今後は、不純物の混入が認められたなかったセル構成で行われたXRD実験のデータに加えて、岐阜大学において新たに設置された抵抗加熱式大ヤモンドアンビルセルに特化したラマン分光測定システムを用いて、高温高圧相関係を決定していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
放射光XRD実験の実施により、CaF2の高温高圧相関係が決定できつつある。この構造データに加えて、ラマン分光分析も行えるように、顕微ラマン分光システムの導入に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、ラマン分光分析を用いた振動モードの情報に基づいて、数100℃の比較的低い温度領域の相関係の決定を目指す予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(18 results)
