2022 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 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, テニュアトラック研究員 (10846819)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 水素 / 中性子回折 / 鉄水素化物 / 氷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高温高圧下、常温高圧下、あるいは低温高圧下での中性子回折実験を基軸として、氷高圧相や塩水和物の結晶構造、高温高圧下での鉄の水素化反応についていくつかの重要な研究成果を得ることができた。
高圧下中性子回折実験を行う上での技術開発として、ナノ多結晶ダイヤモンドを用いた高圧セルの開発を行い、これを利用して氷VII相の結晶構造を精密解析することに成功した。また、塩化ナトリウム三水和物、塩化マグネシウム水和物の水素原子まで含めた結晶構造を解明することができた。特に後者は氷惑星や氷衛星の内部に存在する可能性が高い物質で、惑星内部科学に重要な貢献をしうる成果である。
高温高圧下での鉄の水素化反応については、六方最密充填構造をとる高圧下の鉄にニッケルやケイ素が含まれると水素誘起体積膨張率が有為に増加することを見いだした。地球核は鉄を主成分として約10パーセントのニッケルが含まれると考えられているが、地震波観測からわかる地球核の密度はこれらの元素組成では説明できず、何らかの軽元素が取り込まれて密度を低下させていると考えられている。水素は地球核に取り込まれている軽元素の最有力候補であるが、水素の含有量は正確にはわかっていない。今回得られた研究成果は、これまで見積もられてきた核の水素量を大きく下方修正する必要があることを提案するものである。今後は鉄にケイ素やニッケルが含まれるとことによって、水素誘起体積膨張率が増加するメカニズムを明らかにする必要がある。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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