2003 Fiscal Year Annual Research Report
単結晶を用いた高圧下格子振動解析による地球物質の高圧構造転移に関する弾性論の研究
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14204053
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山中 高光 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30011729)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永井 隆哉 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (20243131)
大高 理 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (40213748)
吉朝 朗 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00191536)
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| Keywords | 高温高圧ラマン散乱実験 / マントル物質 / 単結晶ラマン散乱実験 / 含水鉱物の水素結合の圧力変化 / イルメナイトの高温ラマン散乱 / 構造相転移の格子力学 |
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| Research Abstract |
マントル状態での地球深部物質の高圧格子振動角斬は単結晶X線回折実験と相補的な関係にある。後者から得られる原子間距離、結合電子、電子状態、有効電荷の情報を、また格子間力の情報を格子振動解析から理解するため、高温、高圧下でのレーザーラマン分光装置を用いて温度や圧力を関数にした結晶力学について議論することを本研究の目的とした。
本科学研究では14〜16年度3年間継続で今年度までに、格子振動解析の主要装置である日本分光社製の顕微ラマン装置を用いたスペクトル観測システムの立ち上げとその性能テストを行った。
(1)格子振動解析を目的に、異方性を考慮した単結晶試料の高圧下でのラマン分光実験はまだ報告はない。本研究では結晶試料方位を規定して高温高圧ラマン散乱実験装置を開発した。
(2)マントル中での高温・高圧下での水和物である結晶構造変化、またマントル中の水について理解するために、単純なCa(OH)2について温度圧力変化に伴うラマンスペクトルの逐次測定を行う。O-H…Oの水素結合の圧力効果の究明し、圧力・応力転移についてその起因力となる体積圧縮率、弾性率、状態方程式等について定量的な議論をしてきた。
(3)MgSiO_3、MgGeO_3、MgTiO_3のイルメナイトを合成しこれら3試料の高温ラマン散乱実験から原子間力の違いについて議論を始めた。また高圧ラマンスペクトル解析を行った。ダイヤモンドアンビル(DAC)に試料と圧力媒体を装填しルビー測光で圧力測定し、圧力を変数にしてラマンシフトを測定した。
(4)本研究代表者は放射光を利用した単結晶構造研究を世界に先駆けて行ってきた。DACを使用し最高50GPaの単結晶構造解析を成功した。過去行ってきた固体電子論の立場から、電子密度の圧力変化、格子歪み、電荷移動等の研究を続けてきたが。今後高温・高圧状態での単結晶ラマン散乱実験は興味有る研究ができ、それによって地球内部物質の格子力学的観点からもより正確な知見が得られる。
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[Publications] T.Yamanaka, N.Hirai, Y.Komatsu: "Structure change of Cal-xSixTiO3 perovskite with composition and pressure"American Mineralogist. 87. 1183-1189 (2002)
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[Publications] T.Yamanaka, T.Fukuda: "Bonding character of SiO2 stishovite under high-pressures up to 3OGPa"Physics and Chemistry of Minerals. 29. 633-641 (2002)
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[Publications] T.Yamanaka, K.Kittaka, T.Nagai: "B1-B2 transition in CaO and CaSiO3-perovskite decomposition under high pressure"Journal of Mineralogical and Petrological Science. 97. 144-152 (2002)
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[Publications] T.Yamanaka, T.Fukuda, Y Komatsu: "Charge density analysis of SiO2 under pressure over 50GPa using new diamond anvil cell"Journal of Physics of Condense Matter. 14. 10545-10551 (2002)
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[Publications] T.Nagai, H.Kagi, T.Yamanaka: "The first observation of a pressure-induced transition and compression behaviour of kalicinite"Solid State Communication. 123. 371-374 (2002)
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[Publications] D.Sakamoto, A.Yoshiasa, O.Ohtaka: "Electric conductivity of olivine under pressure investigated using impedance spectroscopy"Journal of Physics of Condense Matter. 14. 11375-11379 (2002)
