High pressure in situ observation of hydrogen in mineral using electron microscope

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00198
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Miyake Akira 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10324609)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 治田 充貴 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00711574) ; 野村 龍一 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (40734570) ; 大村 訓史 広島工業大学, 工学部, 准教授 (90729352)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 電子顕微鏡 / その場観察

Outline of Final Research Achievements

In-situ compression experiments of pillar-shaped sample were performed in a transmission electron microscope under controlled loads. The pillar-shaped sample preparation conditions by focused ion beam (FIB) were determined. In the experiment on a pillar-sample of Fe, a stress of about 14 GPa in the compressive direction was estimated, indicating a possible phase transition from alpha to epsilon phase. Morover, experiments on diamond pillar-shaped specimens showed that stresses in excess of 200 GPa were estimated to be applied in the compressive direction.

Free Research Field

鉱物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地球深部条件下を電子顕微鏡内に再現すべく、研究を実施した。そのために、透過型電子顕微鏡内で高圧力を発生させるための試料および高圧力発生機構の加工を、集束イオンビーム装置（FIB)を用いておこなった。こうして得たFIBを用いた微細加工技術を、たとえばはやぶさ２プロジェクトなど幅広い分野へ生かし、大きく貢献した。また、透過型電子顕微鏡内でその場圧縮実験を荷重制御により、1軸圧縮の圧縮方向にではあるが100GPaを超える応力を発生させることに成功した。この結果は、透過型電子顕微鏡内に地球深部条件を再現する端緒となり、今後ますます発展することが期待できる。