2010 Fiscal Year Self-evaluation Report
Crystal chemistry of hydrogen in minerals and its dynamical behavior at high pressure
| Project Area | Earth Science Based on the High Pressure and Temperature Neutron Experiments |
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| Project/Area Number |
20103002
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
NAGAI Takaya Hokkaido University, 大学院・理学研究院, 教授 (20243131)
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| Project Period (FY) |
2008 – 2012
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| Keywords | 中性子回折 / 含水鉱物 / 高温高圧 / 水素結合 / 結晶構造 |
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| Research Abstract |
本計画研究では、地球表層の水が鉱物中にどのような形で固定され、地球深部に沈み込んでいく際、水素結合の形態がどのように変化していくのかを、世界的にも先駆的な高温高圧下中性子回折実験を通じ、物質科学的に明らかにすることを目的とする。さらに、水素は鉱物中であっても移動度が非常に高いことから、鉱物中に取り込まれた水素が地球内部の高温高圧下でどのようなダイナミカルな挙動(結合、切断、拡散、組織化)を示すのかを原子レベルで明らかにする。
具体的には、地殻と上部マントルにおける主要な含水鉱物中での水素固定形態の結晶化学、温度圧力上昇に伴う含水鉱物中の水素結合の変化の解明、含水鉱物中の水素の熱振動解析による高温高圧下での水素のダイナミクスの解明をテーマとする。また、鉱物結晶中の水素原子の結晶化学的情報を得るという観点から、必要とする中性子ビームの強度や分解能などの検討を行い、総括班を中心とした高温高圧中性子散乱ビームラインPLANETの設計・建設に対して積極的に協力する。
PLANET建設中のフェーズにあっては、含水鉱物の重水素置換が与える脱水反応速度への同位体効果に関する研究や、様々な含水鉱物の重水素置換体の合成、MEM解析の活用によるX線を使った含水鉱物の水素位置情報を含む圧力下での構造研究、J-PARCの先行ビームライン「匠」での氷を試料とした予備的な高圧中性子実験、国内あるいは外国の定常原子炉を利用した含水鉱物の高温中性子回折実験、米国SNSでの高圧下中性子回折の予備実験などを精力的に行い、PLANET稼働後は速やかに利用実験を遂行する。
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