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2009 Fiscal Year Annual Research Report

高圧下における水の鉱物への固定機構とダイナミカルな挙動

Planned Research

Project AreaEarth Science Based on the High Pressure and Temperature Neutron Experiments
Project/Area Number 20103002
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

永井 隆哉  Hokkaido University, 大学院・理学研究院, 准教授 (20243131)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 赤板 正秀  島根大学, 総合理工学部, 教授 (20202509)
深澤 裕  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (30370464)
栗林 貴弘  東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (20302086)
内海 渉  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (60193918)
神山 崇  高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60194982)
Keywords高温高圧 / 中性子回折 / 含水鉱物 / 結晶構造 / 水素結合 / 赤外吸収 / 熱重量測定
Research Abstract

1.Mg(OH)_2,Ca(OH)_2,Ca(OD)_2の熱重量測定による脱水反応の速度論的考察と、高温赤外吸収測定から脱水反応より低温で水素結合が一部切れている可能性を示した。
2.Ca_2Al_<1.9>Mn_<1.1>Si_3O_<12.5>+D_2Oの出発物質から、0.3GPaおよび0.4GPa、500℃の条件でほぼ単相の紅簾石を熱水合成し、生成物の化学分析・X線結晶構造解析を行った。天然鉱物のX線結晶構造解析を行い、水素位置の決定、水素結合の意義の解明を行った。
3.惑星内部に存在する水分子凝集系の水素挙動の解明を目的として、中性子回折実験と赤外吸収測定による水素秩序機構の研究を実施した。中性子回折の実験から、水素の秩序化が160K以下で発生することを新たに見いだし、秩序化に起因して赤外吸収スペクトルが大きく変化することを発見した。
4.Super hydrous phase Bに対して単結晶X線回折実験を行い、結晶構造の解析ならびにMEM解析から、水素位置を含む電子密度分布が観察された。この情報を元に高圧下において放射光を用いたX線回折強度データの測定を行い、水素位置を含む高圧下における構造解析を試みた。その結果、高圧下において水素位置の精密化を行うことに成功した。また、解析に使用する反射数の減少に伴う解析精度の低下など、高圧下における解析上の問題点に対する検討項目が新たに見いだされた。
5.J-PARCに高温高圧中性子ビームラインPLANETについて、本計画研究として必要な分解能、高圧装置仕様などについて総括班とともに議論・決定してきた。現在、H22年度中の完成を目指し建設を進行中である。

  • Research Products

    (21 results)

All 2010 2009

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] 粉末中性子回折による強誘電体の氷の研究-宇宙進化の謎解明を目指して-2010

    • Author(s)
      深澤裕
    • Journal Title

      RADIOISOTOPES 59

      Pages: 239-247

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Neutron Powder Diffraction under High Pressure at J-PARC2009

    • Author(s)
      Utsumi W.
    • Journal Title

      Instr.and Meth.Phys.Res.A. 600

      Pages: 50-52

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sursassite : Hydrogen bonding, cation order, and pumpellyite intergrowth2009

    • Author(s)
      Nagashima M.
    • Journal Title

      American Mineralogist 94

      Pages: 1440-1449

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A crystal-chemical investigation of clinozoisite synthesized along the join Ca_2Al_3Si_3O^<12>(OH)-Ca_2Al_2CrSi_3O^<12>(OH)2009

    • Author(s)
      Nagashima M.
    • Journal Title

      American Mineralogist 94

      Pages: 1351-1560

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Existence of ferroelectric ice on planets -a neutron diffraction study2009

    • Author(s)
      深澤裕
    • Journal Title

      Instr.and Meth.Phys.Res.A. 600

      Pages: 279-281

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Laboratory measurements of infrared absorption spectra of hydrogen-ordered ice : a step to the exploration of ice XI in space-2009

    • Author(s)
      Arakawa M.
    • Journal Title

      Astrophysical Journal Supplement Series 184

      Pages: 361-365

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Computational simulations of the structure of Japanese twin boundaries in quartz2009

    • Author(s)
      Momma K.
    • Journal Title

      European Journal of Mineralogy 21

      Pages: 373-383

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Orientational ordering of three SiO_4 tetrahedra in a'-Ca_<1.5>Sr_<0.5>SiO_4 that satisfies bond-valence requirements and avoids O-O repulsion2009

    • Author(s)
      Itoh H.
    • Journal Title

      J.of Mineralogical Petrological Sciences 104

      Pages: 234-240

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 太陽系の誕生と中性子科学2010

    • Author(s)
      深澤裕
    • Organizer
      JSTサイエンスカフェ(中性子の利用)
    • Place of Presentation
      ひたちなか商工会議所(茨城)
    • Year and Date
      2010-02-14
  • [Presentation] マントル遷移層構成鉱物の構造解析2009

    • Author(s)
      佐野亜沙美
    • Organizer
      日本中性子科学会
    • Place of Presentation
      量子ビーム研究センター(茨城)
    • Year and Date
      2009-12-09
  • [Presentation] Properties of ferroelectric and hydrogen ordered ices in space2009

    • Author(s)
      深澤裕
    • Organizer
      XVIII International Conference on "Horizons in Hydrogen Bond Research"
    • Place of Presentation
      Paris(France)
    • Year and Date
      2009-09-15
  • [Presentation] X線回折データによる高圧下における水素位置の推定 Super hydrous phase Bについて2009

    • Author(s)
      栗林貴弘
    • Organizer
      日本鉱物科学会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2009-09-10
  • [Presentation] 無水鉱物中の"水"の存在状態についての変更赤外分光法による研究:ダンブリ石の場合2009

    • Author(s)
      佐々木洋治
    • Organizer
      日本鉱物科学会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2009-09-10
  • [Presentation] Ca_2Al_3-pMn^<3+>pSi_3O_<12>(OD)-紅簾石の合成と中性子結晶構造解析2009

    • Author(s)
      赤坂正秀
    • Organizer
      日本鉱物科学会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2009-09-10
  • [Presentation] 岡山県大佐山産含クロムパンペリー石の結晶化学2009

    • Author(s)
      濱田麻希
    • Organizer
      日本鉱物科学会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2009-09-10
  • [Presentation] 中性子回折実験によるCa(OD)_2の重水素位置の精密化2009

    • Author(s)
      永井隆哉
    • Organizer
      日本鉱物科学会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2009-09-09
  • [Presentation] Phase transition of siderite FeCO_3 at high pressure2009

    • Author(s)
      永井隆哉
    • Organizer
      Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
    • Place of Presentation
      東京国際会館(東京)
    • Year and Date
      2009-07-30
  • [Presentation] Single crystal X-ray diffraction study on PbTiO_3 up to 58.9GPa2009

    • Author(s)
      栗林貴弘
    • Organizer
      Joint AIRAPT-22 & HPCJ-50
    • Place of Presentation
      東京国際会館(東京)
    • Year and Date
      2009-07-30
  • [Presentation] 新規採択された中性子散乱を用いた鉱物中の水の固定機構に関する研究計画について2009

    • Author(s)
      永井隆哉
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2009年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉)
    • Year and Date
      2009-05-16
  • [Presentation] Estimation for hydrogen positions in hydrous minerals under high-pressure using MEM analysis with single crystal diffraction data2009

    • Author(s)
      栗林貴弘
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2009年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉)
    • Year and Date
      2009-05-16
  • [Presentation] 高圧低温下における中性子粉末回折実験-オークリッジ国立研究所での取り組み-2009

    • Author(s)
      深澤裕
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2009年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉)
    • Year and Date
      2009-05-16

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Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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