2020 Fiscal Year Annual Research Report
Material Science of Hydrogen in the deep earth and planets
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18H05224
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鍵 裕之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70233666)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小松 一生 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50541942)
青木 勝敏 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 客員共同研究員 (30356331)
佐野 亜沙美 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (30547104)
柿澤 翔 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (10846819)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 水素 / 地球内部 / 中性子回折 / 高圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度も高圧下での中性子回折測定を一つの基軸として、高圧下における地球深部物質、惑星深部物質の水素原子の周辺構造、水素原子がもたらす新たな物質系の探求などの研究を行った。特に氷の高圧相関係で大きな研究の発展が見られた。
水素ハイドレート高圧相を低温下で脱圧することで積層欠陥のない氷Icを合成することに初めて成功し、得られた氷Icがこれまでにない高温安定性を持つことが明らかとなった。また、低温高圧その場中性子回折実験により、氷の相転移速度が10 GPa付近で最も遅くなるという異常な現象を発見した。この異常な振る舞いは、加圧によって水分子の回転運動が遅くなると同時に隣の酸素原子への水素の移動が速くなるというモデルによって説明できることがわかった。ここで提唱した水素の移動様式の変化は、これまでさまざまな実験で報告されてきた10 GPa付近での氷VII相の異常の起源であると思われ、今後、水素結合を持つ他の物質でも同様に観察される可能性がある。
また、これまで高圧下での挙動が明らかでなかった重炭酸ルビジウムと重炭酸セシウムが、高圧下で新たな高圧相に相転移することを発見した。その相転移のメカニズムを振動分光法と高圧下X線回折、中性子回折によって総合的に改名することができた。
さらにナノ多結晶ダイヤモンドとバルク金属ガラスを利用した新しい高圧セルの開発にも取り組み、高圧下単結晶中性子回折に応用可能であることを実際の実験によって示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新規塩水和物の構造決定、金属水素化物の構造決定、含水鉱物の高圧下での構造決定それぞれについて着実な進展が見られた。特に氷の高圧相について、新たな知見がいくつか得られ、ハイインパクトジャーナルに論文を掲載することができた。概ね順調に研究は進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
概ね順調に計画が進行していることから、今後もこれまでの計画を継続していく。
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Research Products
(11 results)
