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2021 Fiscal Year Annual Research Report

巨大歪み下におけるマントル鉱物構造相転移の新描像

Research Project

Project/Area Number 19H02005
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

遊佐 斉  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (10343865)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平尾 直久  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, 主幹研究員 (70374915)
藤久 裕司  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (90357913)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords構造相転移 / 巨大歪み / マントル鉱物 / ダイヤモンドアンビルセル / 高圧下その場観察
Outline of Annual Research Achievements

コロナ禍により、稼働が遅れていた2種類の回転型駆動装置での放射光実験(SPring-8)を遂行することができた。一つは、上部アンビルからのガス圧メンブレン加圧時に下部アンビルを回転させる機構を有するもので、もう一つは、それに加えて、下部に差圧精密駆動用の長作動積層ピエゾアクチュエータを組み合わせたものである。各々の駆動機構について、ラジアルX線回折を可能にするために開発した横開口型のDACを取り付けた。放射光実験に先立ち、回転機構(縦型観察)を新規製作し、オフラインでの入念な予備実験をおこなっている。ガスケットはベリリウムを用い、上部アンビルの先端形状を八面体、下部を円形に加工することで、圧縮回転時に歪みの付与が可能になった。室温における相転移カイネティクスを考慮して、ケイ酸塩アナログとして。数種のフッ化物の相転移への歪みの影響を精査した。一例として、フッ化バリウム(BaF2)のfluorite型からcotunnite型相転移機構への歪みの影響を挙げる。歪みなしでは3.6GPaであるが、歪み下では2.6GPaで完了することから、歪みが変移型相転移に大きな影響を及ぼしていることが確認された。第一原理計算により構築した、「せん断応力緩和理論」により、本相転移の評価をおこなったところ、異方的圧力下では等方的圧力に比べ相転移圧が1.5GPaほど低減することが検証された。本研究で構築された、アクチュエータによるDACリモート加圧技術の更なる適用により、体積弾性率の測定精度向上に必須であるP-Vデータの稠密化に成功するとともに、300GPaを超える圧力発生も可能にした。この技術は、マイクロ秒以下の瞬間加圧も可能にすることから、様々な応用面が期待される。(特願2021-152744)。その他、順次整備してきた計算環境を有効に活用し、様々な高圧関連物質の計算において結果を出した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (44 results)

All 2022 2021

All Journal Article (19 results) (of which Peer Reviewed: 19 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] High-Pressure Synthesis of Light Lanthanide Dodecaborides (PrB12 and CeB12): Effects of Valence Fluctuation on Volume and Formation Pressure2022

    • Author(s)
      Yusa Hitoshi、Iga Fumitoshi、Fujihisa Hiroshi
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 61 Pages: 2568~2575

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c03525

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Infrared spectra of the β and γ phases of oleic acid under high pressure2022

    • Author(s)
      Yamawaki Hiroshi、Fujihisa Hiroshi
    • Journal Title

      Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy

      Volume: 265 Pages: 120290~120290

    • DOI

      10.1016/j.saa.2021.120290

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evidence for Dirac nodal-line fermions in a phosphorous square-net superconductor2022

    • Author(s)
      Ishizaka S.、Ino A.、Kono T.、Miyai Y.、Kumar S.、Shimada K.、Kitoh H.、Hase I.、Ishida S.、Oka K.、Fujihisa H.、Gotoh Y.、Yoshida Y.、Iyo A.、Ogino H.、Eisaki H.、Kawashima K.、Yanagi Y.、Kimura A.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 105 Pages: L121103-1~5

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.105.L121103

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two intermediate incommensurate phases in the molecular dissociation process of solid iodine under high pressure2021

    • Author(s)
      Fujihisa Hiroshi、Takemura Kenichi、Onoda Mitsuko、Gotoh Yoshito
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 3 Pages: 033174-1~10

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.033174

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Superconductivity of centrosymmetric and non-centrosymmetric phases in antiperovskite (Ca,Sr)Pd3P2021

    • Author(s)
      Iyo Akira、Hase Izumi、Fujihisa Hiroshi、Gotoh Yoshito、Takeshita Nao、Ishida Shigeyuki、Ninomiya Hiroki、Yoshida Yoshiyuki、Eisaki Hiroshi、Hirose Hishiro T.、Terashima Taichi、Kawashima Kenji
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 882 Pages: 160733~160733

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2021.160733

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis PbFCl-Type Mixed Anion APX (A=Zr, Hf, X=S, Se) Superconductors Related with Topological Materials by High-Pressure Technique2021

    • Author(s)
      Kito Hijiri、Kawashima Kenji、Iwakiri Kousuke、Nishio Taichiro、Ishida Shigeyuki、Fujihisa Hiroshi、Gotoh Yoshito、Iyo Akira、Ogino Hiraku、Eisaki Hiroshi、Yoshida Yoshiyuki
    • Journal Title

      Materials Science Forum

      Volume: 1016 Pages: 708~714

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/MSF.1016.708

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic Structure of Novel Superconductor (Ca1-xSr x)Pd3P2021

    • Author(s)
      Hase I、Yanagisawa T、Iyo A、Fujihisa H、Gotoh Y、Eisaki H、Kawashima K
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 1975 Pages: 012004~012004

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1975/1/012004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Antiperovskite Superconductor LaPd3P with Noncentrosymmetric Cubic Structure2021

    • Author(s)
      Iyo Akira、Hase Izumi、Fujihisa Hiroshi、Gotoh Yoshito、Ishida Shigeyuki、Ninomiya Hiroki、Yoshida Yoshiyuki、Eisaki Hiroshi、Hirose Hishiro T.、Terashima Taichi、Kawashima Kenji
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 60 Pages: 18017~18023

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c02604

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Posttreatment Effects on the Crystal Structure and Superconductivity of Ca-Free Double-Layered Cuprate Sr2SrCu2O4+yF2y2021

    • Author(s)
      Ninomiya Hiroki、Kawashima Kenji、Fujihisa Hiroshi、Ishida Shigeyuki、Ogino Hiraku、Yoshida Yoshiyuki、Eisaki Hiroshi、Gotoh Yoshito、Iyo Akira
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: 33 Pages: 9690~9697

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.1c03343

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elucidation of impact event recorded in the lherzolitic shergottite NWA 73972021

    • Author(s)
      Yoshida Masashi、Miyahara Masaaki、Suga Hiroki、Yamaguchi Akira、Tomioka Naotaka、Sakai Takeshi、Ohfuji Hiroaki、Maeda Fumiya、Ohira Itaru、Ohtani Eiji、Kamada Seiji、Ohigashi Takuji、Inagaki Yuichi、Kodama Yu、Hirao Naohisa
    • Journal Title

      Meteoritics & Planetary Science

      Volume: 56 Pages: 1729~1743

    • DOI

      10.1111/maps.13735

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low-spin ferric iron in primordial bridgmanite crystallized from a deep magma ocean2021

    • Author(s)
      Okuda Yoshiyuki、Ohta Kenji、Nishihara Yu、Hirao Naohisa、Wakamatsu Tatsuya、Suehiro Sho、Kawaguchi Saori I.、Ohishi Yasuo
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: 19471-1~7

    • DOI

      10.1038/s41598-021-98991-w

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Incorporation mechanism of Fe and Al into bridgmanite in a subducting mid-ocean ridge basalt and its crystal chemistry2021

    • Author(s)
      Nakatsuka Akihiko、Fukui Hiroshi、Kamada Seiji、Hirao Naohisa、Ohkawa Makio、Sugiyama Kazumasa、Yoshino Takashi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: 22839-1~15

    • DOI

      10.1038/s41598-021-00403-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mixed-valence state and structure changes of EuH (x=2 and 2<x≦3) under high-pressure H2 atmosphere2021

    • Author(s)
      Kuno Keiji、Matsuoka Takahiro、Masuda Ryo、Mitsui Takaya、Seto Makoto、Machida Akihiko、Fujihisa Hiroshi、Hirao Naohisa、Ohishi Yasuo、Shimizu Katsuya、Sasaki Shigeo
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 865 Pages: 158637~158637

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2021.158637

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diamond formation from methane hydrate under the internal conditions of giant icy planets2021

    • Author(s)
      Kadobayashi Hirokazu、Ohnishi Satoka、Ohfuji Hiroaki、Yamamoto Yoshitaka、Muraoka Michihiro、Yoshida Suguru、Hirao Naohisa、Kawaguchi-Imada Saori、Hirai Hisako
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: 8165-1~9

    • DOI

      10.1038/s41598-021-87638-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-phase mixture of iron-nickel-silicon alloys in the Earth’s inner core2021

    • Author(s)
      Ikuta Daijo、Ohtani Eiji、Hirao Naohisa
    • Journal Title

      Communications Earth & Environment

      Volume: 2 Pages: 225

    • DOI

      10.1038/s43247-021-00298-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synchrotron Mossbauer spectroscopic and x-ray diffraction study of ferropericlase in the high-pressure range of the lower mantle region2021

    • Author(s)
      Hamada Maki、Kamada Seiji、Ohtani Eiji、Sakamaki Tatsuya、Mitsui Takaya、Masuda Ryo、Hirao Naohisa、Ohishi Yasuo、Akasaka Masahide
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 103 Pages: 174108-1~9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.174108

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pressure Destabilizes Oxygen Vacancies in Bridgmanite2021

    • Author(s)
      Fei Hongzhan、Liu Zhaodong、Huang Rong、Kamada Seiji、Hirao Naohisa、Kawaguchi Saori、McCammon Catherine、Katsura Tomoo
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      Volume: 126 Pages: 022437-1~18

    • DOI

      10.1029/2021JB022437

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-pressure stability of bcc-vanadium and phase transition to a rhombohedral structure at 200GPa2021

    • Author(s)
      Akahama Yuichi、Kawaguchi Saori、Hirao Naohisa、Ohishi Yasuo
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 129 Pages: 135902~135902

    • DOI

      10.1063/5.0041208

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Volume compression of period 4 elements: Zn, Ge, As, and Se above 200GPa: Ordering of atomic volume by atomic number2021

    • Author(s)
      Akahama Y.、Kamiue K.、Okawa N.、Kawaguchi S.、Hirao N.、Ohishi Y.
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 129 Pages: 025901~025901

    • DOI

      10.1063/5.0033721

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] RB12ホウ化物の超高圧合成と陽イオンサイズの系統性2021

    • Author(s)
      遊佐 斉, 伊賀文俊, 山田健介, 高橋直樹
    • Organizer
      令和3年(2021年度)日本結晶学会年会
  • [Presentation] ピエゾ素子によるDAC圧力発生とP-Vデータ稠密化2021

    • Author(s)
      遊佐 斉, 平尾直久, 大石泰生
    • Organizer
      第62回高圧討論会
  • [Presentation] 高圧流体酸素のエキシマレーザー照射:分子解離と相分離2021

    • Author(s)
      赤浜裕一, 遊佐 斉
    • Organizer
      第62回高圧討論会
  • [Presentation] 高圧力下パルス放電焼結法による高品位焼結体作製の試み2021

    • Author(s)
      宮川 仁, 小林 清, 川村 史朗, 谷口 尚, 遊佐 斉
    • Organizer
      第62回高圧討論会
  • [Presentation] 超高圧パルス放電焼結による酸化物・窒化物焼結体の作製2021

    • Author(s)
      宮川 仁, 小林 清, 川村 史朗, 谷口 尚, 遊佐 斉
    • Organizer
      日本金属学会2021年秋期(第169回)講演大会
  • [Presentation] 4d遷移金属窒化物δ-MoNの焼結体作製と硬さ評価2021

    • Author(s)
      川嶋 哲也, 遊佐 斉
    • Organizer
      第62回高圧討論会
  • [Presentation] Synthesis of PbFCl-type Mixed anion APX (A=Zr, Hf, X=S, Se) superconductors related with topological materials by high pressure technique2021

    • Author(s)
      H. Kito, Kenji Kawashima, Kousuke Iwakiri, Taichiro Nishio, Shigeyuki Ishida, Hiroshi Fujihisa, Yoshito Gotoh, Akira Iyo, Hiraku Ogino, Hiroshi Eisaki, Yoshiyuki Yoshida
    • Organizer
      Thermec‘2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] アンチペロブスカイトリン化物CaPd3Pに誘起される構造相転移と超伝導2021

    • Author(s)
      伊豫彰, 藤久裕司, 後藤義人, 長谷泉, 竹下直, 石田茂之, 二宮博樹, 吉田良行, 永崎洋, 廣瀬陽代, 寺嶋太一, 川島健司
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会
  • [Presentation] 固体ヨウ素の二つの非整合相の構造解析Ⅱ2021

    • Author(s)
      藤久裕司, 竹村謙一, 小野田みつ子, 後藤義人
    • Organizer
      第62回高圧討論会
  • [Presentation] BaH2の圧力誘起相転移とBa-H系新規化合物2021

    • Author(s)
      中野智志、藤久裕司、山脇浩、亀卦川卓美
    • Organizer
      第62回高圧討論会
  • [Presentation] アルカリ土類金属ストロンチウムの低温・高圧下における結晶構造と超伝導転移2021

    • Author(s)
      田中 有希、伊藤 匠、中本 有紀、清水 克哉、坂田 雅文、藤久 裕司、河口 沙織、平尾 直久、大石 泰生
    • Organizer
      第62回高圧討論会
  • [Presentation] High-pressure phase diagram of Europium Hydride2021

    • Author(s)
      T. Matsuoka, R. Masuda, K. Kuno, H. Fujihisa, T. Mitsui, M. Seto, A. Machida, N. Hirao, Y. Ohishi, Y. Yoda, K. Shimizu, S. Sasaki, K. Aoki
    • Organizer
      10th Asian Conference on High Pressure Research (ACHPR-10)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High-pressure/high-temperature phase diagram of BaH22021

    • Author(s)
      S. Nakano, H. Fujihisa, H. Yamawaki, T. Kikegawa
    • Organizer
      MRM2021 Materials Research Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Calcium-Free High-Tc Superconducting Cuprates with Double CuO2 Planes2021

    • Author(s)
      H. Ninomiya, K. Kawashima, Akira Iyo, H. Fujihisa, S. Ishida, H. Ogino, Y. Yoshida, Y. Gotoh, H. Eisaki
    • Organizer
      The 34th International Symposium on Superconductivity (ISS2021)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Magnetic properties of Hf(P, Se)2 single crystal by high-temperature solution method using CdSe flux2021

    • Author(s)
      H. Kito, K. Kawashima, S. Ishida, H. Fujihisa, Y. Gotoh, A. Iyo, H. Ogino, H. Eisaki, Y. Yoshida
    • Organizer
      The 34th International Symposium on Superconductivity (ISS2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 鉛フリーペロブスカイト型化合物MASnI3の結晶構造2021

    • Author(s)
      藤久結衣,高橋美和子,大原高志,片岡邦光,藤久裕司,野田幸男
    • Organizer
      令和3年度日本結晶学会年会
  • [Presentation] 放射光角度分解光電子分光による超伝導体中のP正方格子に由来する線ノードディラック粒子の観測2021

    • Author(s)
      石坂 仁志, 井野 明洋, 河野 嵩, 宮井 雄大, Shiv Kumar, 島田 賢也, 鬼頭 聖, 長谷 泉, 石田 茂之, 岡 邦彦, 藤久 裕司, 後藤 義人, 吉田 良行, 伊豫 彰, 荻野 拓, 永崎 洋, 川島 健司, 柳 陽介, 木村 昭夫
    • Organizer
      第35回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • [Presentation] BaH2と高圧水素の反応による多水素化物の合成2021

    • Author(s)
      中野 智志, 藤久 裕司, 山脇 浩, 亀卦川 卓美
    • Organizer
      第35回日本放射光学会年会
  • [Presentation] 固体ヨウ素の二つのインコメンシュレート相の結晶構造解析Ⅱ2021

    • Author(s)
      藤久裕司、後藤義人
    • Organizer
      2021年度計量標準総合センター成果発表会
  • [Presentation] 有機無機複合ペロブスカイト型化合物MASnX3(X=I, Br)における有機カチオンの秩序化過程2021

    • Author(s)
      高橋美和子, 藤久結衣, 萩原雅人, 鳥居周輝, 神山祟, 大原高志, 藤久裕司, 片岡邦光, 野田幸男
    • Organizer
      日本物理学会 2022年 第77回 年次大会
  • [Presentation] フラックス法による複合アニオンAPX系超伝導体、関連物質の単結晶育成2021

    • Author(s)
      鬼頭聖, 川島健司, 石田茂之, 藤久裕司, 後藤義人, 伊豫彰, 荻野拓, 永崎洋, 吉田良行
    • Organizer
      日本物理学会 2022年 第77回 年次大会
  • [Presentation] BL10XU でのオンライン共焦点ラマン分光測定2021

    • Author(s)
      平尾直久,河口沙織,大石泰生
    • Organizer
      第62回高圧討論会
  • [Presentation] 地球中心圧力までの鉄とニッケルの状態方程式2021

    • Author(s)
      平尾直久,赤浜裕一,大石泰生
    • Organizer
      第62回高圧討論会
  • [Presentation] New Optical Raman Probe System for Combined Measurement with High-Pressure X-Ray Diffraction at BL10XU of SPring-82021

    • Author(s)
      Naohisa Hirao, Yasuo Ohishi, Saori Kawaguchi
    • Organizer
      0the Asian Conference on High Pressure Research/HPSP-19/WHS-3
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 加圧装置、それを用いた顕微ラマン散乱測定装置、X線回折装置、および光学顕微鏡装置2021

    • Inventor(s)
      遊佐 斉
    • Industrial Property Rights Holder
      物質・材料研究 機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特許出願2021-152744

URL: 

Published: 2022-12-28  

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