2020 Fiscal Year Research-status Report
地球内部条件における鉄水素化物の安定性および水素量の解明
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20K14572
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
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) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 金属鉄 / 水素 / 地球内部 / 放射線X線回折 / 中性子回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球深部には、金属鉄や水の存在が示唆されている。地球深部に存在することが示唆されている鉄の多くが水によって鉄水素化物になっているとする仮説が提唱されている。しかし、天然での発見の困難さや観測に制約があることから、その存在や水素量の決定に至っていない。さらに、鉄水素化物の安定性・水素の最大固溶量など基礎的な情報が全く明らかになっていない状況である。このため、地球深部において鉄水素化物はどの結晶構造で存在し、どのくらいの水素量を固溶可能か明らかになっていない。本研究は、地球深部条件下における鉄水素化物の安定性や結晶構造、水素量を高温高圧その場観察実験によって解明し、その仮説の当否を明らかにする。
2020年度では、水素が飽和した条件でのFe-H系の温度圧力相図の再検討を行った。近年の研究報告されてきた相図と従来使用されてきた相図のfcc-dhcp境界に違いが見られたため、放射光X線と高圧装置を組み合わせ決定を行った。これまで相境界を決定してきた研究よりも、それぞれの温度圧力で長時間保持することや昇温降温両方で相転移を確認するなど丁寧な実験を行い、先行研究よりも精度良く相境界を決定した。その結果、fcc-dhcp相境界は従来の報告よりも高温側に位置することが明らかになり長年使用されてきた相図を覆す結果となった。
また、高温高圧下における中性子回折実験の技術開発を行った。高圧セルサイズやアンビル先端サイズの最適化により最大15GPa, 1000Kでの中性子回折実験が可能になった。
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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
2020年度は放射光X線によるhcp-dhcp境界の決定を行い従来の相図を覆す結果を得られた。また、高温高圧下における中性子回折実験の開発により世界に先駆け15GPa領域での高温高圧中性子実験を行うことが可能になった。次年度は開発を行った中性子回折実験法を用いて高温高圧下におけるhcp水素化物の水素位置・水素量・水素誘起体積膨張率の決定を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度に開発を行った高温高圧下における中性子回折実験法を用いて12-15 GPa, 300-900 Kにおけるhcp鉄水素化物の水素位置・水素量・水素誘起体積膨張率を決定する。これらを決定することによって放射光X線を用いて高温高圧下におけるhcp水素化物の水素量を決定が可能になり、P-T-x相図の決定を迅速に行うことが可能になる。また、引き続き高温高圧下における中性子回折実験法の開発を行い、実験可能圧力範囲の拡大を目指す。
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| Causes of Carryover |
昨年度は新型コロナウイルスの影響で国内外の学会等の出張が少なく翌年度に繰越を行った。繰り越した助成金はアンビルなどの消耗品や備品等の購入に充てる予定である。
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Research Products
(9 results)
