2020 Fiscal Year Annual Research Report
Integrated analysis of crystallography and dynamics of hydrogen in deep mantle minerals by high-intensity neutron scattering and high-resolution transmission electron microscopy
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17H01172
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
奥地 拓生 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (40303599)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
富岡 尚敬 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (30335418)
瀬戸 雄介 神戸大学, 理学研究科, 講師 (10399818)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 中性子散乱 / 透過電子顕微鏡 / マントル含水鉱物 / 水素配置解析 / 水素拡散ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球の水素は、海洋を作る分子の水に加えて、地球内部の含水鉱物が含む水素イオンとしても存在する。含水鉱物の構造の大きなタイプとしては、一定量の水酸基があらかじめ存在することで初めて安定になるものと、陽イオンと水素イオンが不定比で交換できるものの二種類がある。前者の構造は地球内部の比較的浅い場所、後者の構造は比較的深い場所で安定な場合が多い。特に後者が含む水素の量は、全体では海洋水の水素を大きく超える可能性が高いと考えられ、その実態の解明は重要である。
本研究課題の目的は、これらの含水鉱物が含む水素の結晶学的配置と濃度、化学結合状態、及び移動の様式を、中性子散乱と高分解能透過電顕の手法によって解析することである。これらの水素の特性を上記の構造タイプ間において対比することを通して、その挙動の特徴を系統化して理解することを目指した。そのために各構造タイプに属する含水鉱物の高温高圧合成を行い、それらの構造を飛行時間ラウエ単結晶中性子回折の手法によって解析してきた。当該の年度においては、高密度含水マグネシウムケイ酸塩Phase E[～Mg2SiD4O6]の高温条件での水素配置に関する構造解析をさらに進展させることで、その空間分布が温度の上昇とともに拡散した状態へと変化することを明らかにした。加えて、本課題の成果として得られてきた高品質の結晶の一部を用いて、地球内部の鉱物の物質科学特性をその場計測するための国際共同研究プロジェクトに参加をすることで、それぞれのプロジェクトの目的に貢献するとともに、スティショバイト等が含有する地球内部水素の挙動の理解も進展させた。以上の研究の成果を国際学術論文および国際会議の場において個別に報告した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Ultrafast olivine-ringwoodite transformation during shock compression2021
Author(s)
T. Okuchi, Y. Seto, N. Tomioka, T. Matsuoka, B. Albertazzi, N. J. Hartley, Y. Inubushi, K. Katagiri, R. Kodama, T. A. Pikuz, N. Purevjav, K. Miyanishi, T. Sato, T. Sekine, K. Sueda, K. A. Tanaka, Y. Tange, T. Togashi, Y. Umeda, T. Yabuuchi, M. Yabashi, N. Ozaki
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 4305
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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