Nanoscale inhomogeneity of Earth's constituent materials studied by in-situ small angle X-ray scattering under high pressure

• Project/Area Number: 23654156
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Solid earth and planetary physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: FUNAMORI Nobumasa 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (70306851)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2011: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 超高圧実験 / 放射光 X 実験 / その場小角散乱 / シリカガラス / フュームドシリカ / メソポーラスシリカ / 粒界 / 空孔 / 高圧下その場小角X線散乱 / 超高圧 / 小角X線散乱 / 放射光

Research Abstract

We have developed techniques for in-situ small-angle X-ray scattering measurement under high pressure. It is now possible to collect data for small samples in a diamond-anvil cell at a Q-range approximately from 0.1 to 2.0 nm-1. Three types of noncrystalline SiO2 have been measured so far with the new techniques and the following interesting results have been obtained; (1) the density difference between grains and grain boundaries did not completely diminish even at the highest pressure in experiments for silica glass and fumed silica up to 50 GPa and (2) the size of pores enlarged with increasing pressure in experiments for mesoporous silica up to 20 GPa.

Research Products

• [Journal Article] Equation of state of silicate melts with densified intermediate-range order at the pressure condition of the Earth's deep upper mantle (2013)
  • Author(s): D. Wakabayashi
  • Journal Title: Phys. Chem. Minerals Volume: 40 Issue: 4 Pages: 299-307
  • DOI: 10.1007/s00269-013-0571-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous behavior of cristobalite in heliumunder high pressure (2013)
  • Author(s): T. Sato, H. Takada, T. Yagi, H. Gotou, T. Okada, D. Wakabayashi, N. Funamori
  • Journal Title: Physics and Chemistry of Minerals Volume: 40 Issue: 1 Pages: 3-10
  • DOI: 10.1007/s00269-012-0540-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pressure-induced structural change of intermediate-range order in poly (4-methyl- 1-pentene) melt (2012)
  • Author(s): A. Chiba, N. Funamori, K. Nakayama, Y. Ohishi, S. M. Bennington, S. Rastogi, A. Shukla, K. Tsuji, and M. Takenaka
  • Journal Title: Phys. Rev. E Volume: 85 Issue: 2 Pages: 21807-21807
  • DOI: 10.1103/physreve.85.021807
  • NAID: 120003874269
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 二つの 顔を持つ溶融高分子 (2012)
  • Author(s): 千葉文野,竹中幹人, 船守展正
  • Journal Title: 月刊『化学』 Volume: 67 Pages: 25-28
  • URL: http://www.kagakudojin.co.jp/kagaku/web-kagaku03/c6707/c6707-chiba/index.html
• [Journal Article] Materials under extreme conditions (overview), in Energy Recovery Linac Conceptual Design Report (2012)
  • Author(s): N. Funamori
  • Journal Title: KEK Report Volume: 2012-4 Pages: 52-53
  • URL: http://pfwww.kek.jp/ERLoffice/detabase/ERL_CDR_full_text.pdf
• [Journal Article] Structural characterization of materials under high pressure, in Energy Recovery Linac Conceptual Design Report (2012)
  • Author(s): T. Sato and N. Funamori
  • Journal Title: KEK Report Volume: 2012-4 Pages: 53-55
  • URL: http://pfwww.kek.jp/ERLoffice/detabase/ERL_CDR_full_text.pdf
• [Journal Article] Helium prevents compaction of voids in silica glass under high pressure (2012)
  • Author(s): T. Sato, N. Funamori, and T. Yagi
  • Journal Title: Photon Factory Activity Report 2010 (Part A: Highlight and Facility Report#28) Pages: 44-45
  • URL: http://pfwww.kek.jp/acr2010pdf/part_a.html
• [Journal Article] 二つの顔をもつ溶融高分子 (2012)
  • Author(s): 千葉文野
  • Journal Title: 月刊『化学』 Volume: 67 Pages: 25-28
• [Journal Article] Materials under extreme conditions: overview (2012)
  • Author(s): N. Funamori
  • Journal Title: Energy Recovery Linac Conceptual Design Report Volume: KEK Report 2012-4 Pages: 52-53
• [Journal Article] Materials under extreme conditions: Structural characterization of materials under high pressure (2012)
  • Author(s): T. Sato
  • Journal Title: Energy Recovery Linac Conceptual Design Report Volume: KEK Report 2012-4 Pages: 53-55
• [Journal Article] Helium prevents compaction of voids in silica glass under high pressure (2012)
  • Author(s): T. Sato
  • Journal Title: Photon Factory Activity Report 2010 (Part A) Volume: 28 Pages: 44-45
• [Journal Article] Compression behavior of densified SiO_2 glass (2011)
  • Author(s): D. Wakabayashi, N. Funamori, T. Sato, and T. Taniguchi
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 84 Issue: 14 Pages: 144103-144103
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.144103
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In situ x-ray diffraction study on pressure-induced structural changes in hydrous forsterite and enstatite melts (2011)
  • Author(s): A. Yamada, T. Inoue, S. Urakawa, K. Funakoshi, N. Funamori, T. Kikegawa, and T. Irifune
  • Journal Title: Earth Planet. Sci. Lett Volume: 308 Issue: 1-2 Pages: 115-123
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2011.05.036
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Helium penetrates into silica glass and reduces its compressibility (2011)
  • Author(s): T. Sato, N. Funamori, and T. Yagi
  • Journal Title: Nature Commun Volume: 2 Issue: 1 Pages: 345-345
  • DOI: 10.1038/ncomms1343
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ナノビームによる極高圧下における惑星科学 (2011)
  • Author(s): 船守展正
  • Journal Title: KEK proceedings Volume: 2011-1 Pages: 65-69
  • URL: http://ccdb5fs.kek.jp/tiff/2011/1125/1125001.pdf
• [Journal Article] ナノビームによる極高圧下における惑星科学 (2011)
  • Author(s): 船守 展正
  • Journal Title: KEK Proceedings Volume: 2011-1 Pages: 65-69
• [Presentation] 極限超高圧の科学 (2012)
  • Author(s): 船守展正(招待)
  • Organizer: 放射光将来光源利用サイエンス若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2012-08-18
• [Presentation] コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学:期待と展望 (2012)
  • Author(s): 船守展正,石松直樹,近藤忠
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
• [Presentation] 高圧下における非晶質SiO2の小角X線散乱測定 (2012)
  • Author(s): 佐藤友子,船守展正,若林大佑,高田啓人
  • Organizer: 53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
• [Presentation] ルチル型高圧相中のミュオニウム (2012)
  • Author(s): 船守展正(招待),小嶋健児,若林大佑,佐藤友子,谷口尚,西山宣正,入舩徹男,飯塚毅,友野大,松崎禎市郎,宮崎正範,平石雅俊,幸田章宏,門野良典
  • Organizer: 第4回MLFシンポジウム
  • Place of Presentation: 日本科学未来館(東京都)
• [Presentation] Equation of state of silicate melts with densified intermediate-range structures at the pressure condition of the Earth's deep upper mantle (2012)
  • Author(s): D. Wakabayashi, N. Funamori, T. Sato, and T. Taniguchi
  • Organizer: High Pressure Mineral Physics Seminar 8
  • Place of Presentation: Lake Tahoe, USA
• [Presentation] 石英ガラスの100GPa領域までの構造変化 (2012)
  • Author(s): 船守展正(招待)
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(兵庫県)
• [Presentation] クリストバライトのヘリウム中における異常な圧縮挙動 (2012)
  • Author(s): 佐藤 友子
  • Organizer: 第29回PFシンポジウム
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
• [Presentation] Pressure-induced structural transition in a one-component polymer poly(4-methyl-one pentene) in its melted state (2012)
  • Author(s): A. Chiba
  • Organizer: APS March Meeting 2012
  • Place of Presentation: Boston, U.S.A.
• [Presentation] 溶融高分子の圧力誘起構造変化 (2012)
  • Author(s): 千葉 文野
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 兵庫県西宮市
• [Presentation] 石英ガラスの100GPa領域までの構造変化 (2012)
  • Author(s): 船守 展正
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会(招待講演)
  • Place of Presentation: 兵庫県西宮市
• [Presentation] Rigid silica glass in helium under high pressure (2011)
  • Author(s): T. Yagi, T. Sato, and N. Funamori
  • Organizer: International Conference on High Pressure Science and Technology (AIRAPT) 23
  • Place of Presentation: Mumbai, India
• [Presentation] ナノビームによる極高圧下における惑星科学 (2011)
  • Author(s): 船守展正(招待)
  • Organizer: PF研究会「ERLサイエンスワークショップII」
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構(茨城県)
• [Presentation] ナノビームによる極高圧下における惑星科学 (2011)
  • Author(s): 船守 展正
  • Organizer: ERLサイエンスワークショップII(招待講演)
  • Place of Presentation: i茨城県つくば市
• [Presentation] ミュオンスピン回転・緩和・共鳴法によるケイ酸塩鉱物中の微量水素の振る舞いの研究 (2011)
  • Author(s): 若林 大佑
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
• [Presentation] 低密度SiO2のヘリウム中での異常な圧縮挙動 (2011)
  • Author(s): 佐藤 友子
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • Place of Presentation: 千葉県千葉市
• [Presentation] Rigid silica glass in helium under high pressure (2011)
  • Author(s): T. Yagi
  • Organizer: AIRAPT-23
  • Place of Presentation: Mumbai, India
• [Presentation] ERLによる新しい高圧力科学の展望 (2011)
  • Author(s): 佐藤 友子
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄県西原町
• [Presentation] ミュオンスピン回転・緩和・共鳴法によるSiO2高圧相中の微量水素の振る舞いの研究 (2011)
  • Author(s): 若林 大佑
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄県西原町
• [Presentation] 高密度化SiO2ガラスの圧縮挙動 (2011)
  • Author(s): 若林 大佑
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄県西原町
• [Presentation] クリストバライトのヘリウム中での異常な圧縮挙動 (2011)
  • Author(s): 高田 啓人
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄県西原町
• [Presentation] Equation of state of silicate melts with densified intermediate-range structures at the pressure condition of the Earth's deep upper mantle
  • Author(s): D. Wakabayashi
  • Organizer: High Pressure Mineral Physics Seminar 8
  • Place of Presentation: Lake Tahoe, USA
• [Presentation] 極限超高圧の科学
  • Author(s): 船守展正
  • Organizer: 放射光将来光源利用サイエンス若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都）
  • Invited
• [Presentation] SiO2高圧合成相(スティショバイト・コーサイト)中のミュオンスピン緩和
  • Author(s): 小嶋健児
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 京都産業大学（京都府）
• [Presentation] ルチル型シリカ高圧相中のミュオニウム
  • Author(s): 船守展正
  • Organizer: 第4回MLFシンポジウム
  • Place of Presentation: 日本科学未来館（東京都）
  • Invited
• [Presentation] コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学：期待と展望
  • Author(s): 船守展正
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学会館（大阪府）
• [Presentation] 高圧下における非晶質SiO2の小角X線散乱測定
  • Author(s): 佐藤友子
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学会館（大阪府）
• [Presentation] 鉱物中のミュオンスピン回転
  • Author(s): 若林大佑
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学会館（大阪府）
• [Presentation] DAC用ガス冷却充填装置の製作と改良
  • Author(s): 山内初希
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学会館（大阪府）
• [Presentation] 上部マントル深部の圧力条件下における高密度化ケイ酸塩メルトの状態方程式
  • Author(s): 若林大佑
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学会館（大阪府）
• [Presentation] 天然岩石のX線位相トモグラフィー
  • Author(s): 佐藤友子
  • Organizer: 第30回PFシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場エポカル（茨城県）