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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Ultrahigh pressure structural change in silicate magma at pressures near the core-mantle boundary

Research Project

Project/Area Number 20H00201
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

河野 義生  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (20452683)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 新田 清文  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 研究員 (00596009)
尾原 幸治  島根大学, 学術研究院機能強化推進学系, 教授 (00625486)
則竹 史哉  山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (50755569)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords高圧 / 非晶質構造 / ケイ酸塩 / ガラス
Outline of Annual Research Achievements

2023年度は主にこれまで得られたデータの解析と結果のとりまとめを行い、特に本研究課題で開発した高圧下その場における高精度のガラス・メルトの構造測定手法についての論文を執筆した(Kono et al., 2024)。さらに、新たにMg2SiO4ガラスの高圧室温下における構造測定と、SiO2ガラスについての高圧かつ高温下における構造測定を行った。
2022年にNature Communications誌に出版したSiO2ガラスの高圧構造変化の研究を基に、次に、SiO2量の変化による高圧構造変化の違いを理解することを目的とし、MgSiO3ガラス、Mg2SiO4ガラスの構造測定を行った。昨年度以前に実験を行ったMgSiO3ガラスの研究については2023年度に論文を執筆し、現在American Mineralogist誌でin pressとなっている。さらに、2023年度に、よりSiO2量が少ないMg2SiO4ガラスについての高圧下構造測定を行い、質の良い構造因子S(Q)データの取得に成功した。これらSiO2ガラス、MgSiO3ガラス、Mg2SiO4ガラスの高圧構造を比較することにより、SiO2量の異なるケイ酸塩ガラスにおける高圧構造変化の違いを議論する。
さらに、圧力誘起の構造変化だけでなく、温度の影響による構造変化の可能性を調べるために、SiO2ガラスについて高圧かつ高温下での構造測定を行った。圧力約1 GPaの低圧下においては、融点直下の温度最大1600℃までの加熱においても顕著な構造変化は見られなかったが、圧力3 GPa以上の高圧下においては、400-800℃以上の高温下において構造因子S(Q)の結果に明らかな変化が見られた。構造変化の詳細については現在解析中であるが、四面体対称性の崩れる圧力3 GPa以上の高圧下においては、温度の影響による構造変化の存在を示している。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (5 results)

All 2024 2023

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] <i>In situ</i> high-pressure pair distribution function measurement of liquid and glass by using 100?keV pink beam2024

    • Author(s)
      Kono Yoshio、Ohara Koji、Kondo Nozomi M.、Higo Yuji、Kakizawa Sho、Yumoto Hirokatsu、Koyama Takahisa、Yamazaki Hiroshi、Senba Yasunori、Ohashi Haruhiko、Inoue Ichiro、Hayashi Yujiro、Yabashi Makina
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 95 Pages: 013904

    • DOI

      10.1063/5.0176975

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Strong effect of liquid Fe?S on elastic wave velocity of olivine aggregate: Implication for the low velocity anomaly at the base of the lunar mantle2023

    • Author(s)
      Kono Yoshio、Kuwahara Hideharu、Greaux Steeve、Rivers Mark L.、Wang Yanbin、Higo Yuji、Mitsu Keisuke、Kondo Nozomi
    • Journal Title

      Earth and Planetary Science Letters

      Volume: 618 Pages: 118287~118287

    • DOI

      10.1016/j.epsl.2023.118287

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Pressure-induced reversal of Peierls-like distortions elicits the polyamorphic transition in GeTe and GeSe2023

    • Author(s)
      Fujita Tomoki、Chen Yuhan、Kono Yoshio、Takahashi Seiya、Kasai Hidetaka、Campi Davide、Bernasconi Marco、Ohara Koji、Yumoto Hirokatsu、Koyama Takahisa、Yamazaki Hiroshi、Senba Yasunori、Ohashi Haruhiko、Inoue Ichiro、Hayashi Yujiro、Yabashi Makina、Nishibori Eiji、Mazzarello Riccardo、Wei Shuai
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Pages: 7851

    • DOI

      10.1038/s41467-023-43457-y

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tetrahedral symmetry breaking in SiO2 glass under pressure investigated by high-pressure pair distribution function measurement2023

    • Author(s)
      Yoshio Kono
    • Organizer
      9th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Tetrahedral symmetry breaking in SiO2 glass under pressure observed by in situ pair distribution function measurement2023

    • Author(s)
      Yoshio Kono
    • Organizer
      11th International Workshop on Warm Dense Matter
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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