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高圧下中性子回折その場観察による金属水酸化物の水素結合の圧力応答の解明

Research Project

Project/Area Number 24840019
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Petrology/Mineralogy/Science of ore deposit
Research InstitutionThe University of Tokyo (2013)
Ehime University (2012)

Principal Investigator

飯塚 理子  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), その他 (80632413)

Project Period (FY) 2012-08-31 – 2014-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords高圧物質科学 / 中性子回折 / J-PARC / 水素結合 / 高圧装置開発 / 含水鉱物
Research Abstract

本研究は、大強度陽子加速器施設J-PARC(茨城県東海村)にある高圧中性子回折実験用ビームラインにおいて、含水鉱物の高圧下における水素結合の挙動と水素原子の位置を明らかにすることが目的である。そこで、まず短時間で高S/N比を持つ良質な中性子回折パターンを得ることができる高圧発生装置を改良し、含水鉱物のアナログ物質として知られる水酸化カルシウムCa(OD)2の新高圧相について、高圧下での中性子その場観察を世界で初めて試みた。
平成24年度は主に装置の開発を進めてきた。中性子実験のスケジュール調整と装置開発面での計画延長の必要が生じたことから、平成24年度経費の一部を25年度に繰越した。これにより、2013年内に申請者自身が実験責任者として採択された実験課題に沿って、J-PARCにある高温高圧ビームラインPLANET(BL11)にて中性子実験が実現した。また2013年夏には、フランスの中性子実験施設に遠征し、開発された本装置の一部をさらなる改良・実用化した実験にも参加し、非常に有益な機会も得た。J-PARCの実験では、申請者がこれまでに開発してきた高圧発生装置を持ち込み、この装置の有用性を示すことができたと同時に、Ca(OD)2の室温高圧相の回折パターンを測定することに初めて成功し、結晶構造と水素原子位置の詳細が明らかになった。また、別に6軸プレスを用いた中性子実験から得られたCa(OD)2の高温高圧相の結果も併せて、高圧相の相関係と水素結合の変化について考察し、同等の構造をもつ水酸化物の高圧下での振る舞いに関して、体系的な理解につながる知見を得た。この成果報告として、国内外の学会で発表を行った。さらに、学術雑誌Journal of Solid State Chemistryに論文を投稿し、非常によいコメントをいただき、現在そのリバイス段階にある。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Crystal structure of the high-pressure phase of calcium hydroxide, portlandite : In situ powder and single-crystal X-ray diffraction study2013

    • Author(s)
      R. lizuka T. Yagi, K. Komatsu, H. Gotou, T. Tsuchiya, K. Kusaba, H. Kagi
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: 98 Issue: 8-9 Pages: 1421-1428

    • DOI

      10.2138/am.2013.4386

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An opposed-anvil-type apparatus with an optical window and a wide-angle aperture for neutron diffraction2012

    • Author(s)
      Riko IIZUKA, Takehiko YAGI, Hirotada GOTOU, Kazuki KOMATSU, Hiroyuki KAGI
    • Journal Title

      HIGH PRESSURE RESEARCH

      Volume: 32 Issue: 3 Pages: 430-441

    • DOI

      10.1080/08957959.2012.722213

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] PLANETでの高温高圧中性子回折その場観察によるportlanditeの水素位置決定

    • Author(s)
      飯塚理子, 永井隆哉, 佐野亜沙美, 瀬戸雄介, 栗林貴弘, 服部高典, 鍵裕之
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合 2013年度連合大会
    • Place of Presentation
      千葉県幕張市
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温高圧下での中性子回折実験によるポートランダイト中の水素位置の決定

    • Author(s)
      永井隆哉, 佐野亜沙美, 飯塚理子, 鍵裕之, 瀬戸雄介, 栗林貴弘, 服部高典
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合 2013年度連合大会
    • Place of Presentation
      千葉県幕張市
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 中性子実験に向けた高温高圧セルの開発

    • Author(s)
      飯塚理子, 後藤弘匡, 八木健彦
    • Organizer
      日本高圧力学会 第54回高圧討論会
    • Place of Presentation
      新潟県新潟市
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Preferred orientation of lawsonite determined by deformation experiments at high pressure and temperature: Implications for low velocity layers in subduction zones

    • Author(s)
      R. Iizuka, V. Soustelle, N. Walte, D. J. Frost, T. Yagi
    • Organizer
      American Geophysical Union 2013 fall meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] J-PARC高圧中性子ビームライン(PLANET)の地球惑星科学への応用

    • Author(s)
      鍵裕之, 飯塚理子, 小松一生, 八木健彦, 永井隆哉, 井上徹, 佐野沙美, 服部高典
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合 2014年度連合大会
    • Place of Presentation
      横浜市
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Ca(OD)2の高圧下での熱膨張

    • Author(s)
      永井隆哉, 佐野亜沙美, 飯塚理子, 鍵裕之, 服部高典
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合 2014年度連合大会
    • Place of Presentation
      横浜市
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2012-11-27   Modified: 2019-07-29  

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