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2022 Fiscal Year Annual Research Report

超高圧合成透明ナノセラミックス

Research Project

Project/Area Number 21H04622
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

入舩 徹男  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 教授 (80193704)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 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)
石川 史太郎  北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60456994)
GREAUX Steeve  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (90543166)
井上 紗綾子  愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (70867522)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2026-03-31
Keywordsナノ多結晶 / 透明セラミックス / 超高圧合成 / 機械特性 / 光学特性
Outline of Annual Research Achievements

グラッシーカーボンを出発物質としたナノ多結晶ダイヤモンドの合成を、比較的低圧条件下の9-15GPa領域で様々な温度で行い、純粋なナノ多結晶ダイヤモンドの合成可能温度下限の詳細を決定した。また、得られたいくつかの合成試料に対して収束イオンビームを用いた薄膜作製を行うとともに、透過型電子顕微鏡観察を行った。
この結果9-12GPa領域では、2000℃付近の温度でグラッシーカーボンからのグラファイトの準安定的生成と成長が認められた。このグラファイトの生成によりグラッシーカーボンのダイヤモンド化が阻害され、より高温条件においてのみ、純粋なナノ多結晶ダイヤモンドが得られることが明らかになった。また、透過型電子顕微鏡による粒径観察の結果、このような比較的低圧下で得られるナノ多結晶ダイヤモンド中には、一部顕著な粒成長が認められ最大数ミクロンのダイヤモンド単結晶が混在していることがわかった。この結果は、比較的低圧の10GPa付近の圧力下でのグラッシーカーボンの直接変換により、純粋なマイクロ多結晶ダイヤモンドが得られる可能性を示唆しており、今後そのような試料の合成も試みる予定である。
上記のグラッシーカーボンからのナノ多結晶ダイヤモンドの弾性測定には至らなかったが、超高圧合成法を用いて得られた多結晶体、特に含水鉱物の多結晶体に対して高圧下での弾性波速度が行われ、論文として発表された。またナノ多結晶ダイヤモンドを利用した高圧下におけるX線吸収実験においてもいくつかの研究成果があがっており、論文として発表されている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

コロナ感染拡大の影響がつづいたが、放射光実験での実験なども少しずつ緩和され、実験成果も上がってきた。実験装置の納期が1年程度ずれ、合成実験等に影響がでたが、納品後、実験頻度を増やしたりして代表者と分担者のそれぞれの努力により一定の成果があがるとともに、研究論文の取り纏めの点では大きな進展がみられた。

Strategy for Future Research Activity

コロナ感染拡大により研究計画に影響がでたが、引き続き当初の目的に沿った研究の推進を図るとともに、ナノ多結晶ダイヤモンドを含む透明ナノセラミックスの多様な応用可能性についても研究を進める。また、得られた透明ナノセラミックスを用いたレーザー衝撃実験による物性評価も共同研究として進めており、更に、超高圧合成法で得られた透明ナノセラミックスの、高温安定性についても新たな共同研究として進める予定である。

  • Research Products

    (26 results)

All 2022 Other

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 6 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] High-temperature phase relations of hydrous aluminosilicates at 22 GPa in the AlOOH-AlSiO3OH system2022

    • Author(s)
      Takaichi, G., Nishi, M., Zhou, Y., Machida, S., Kitahara, G., Yoshiasa, A. and Irifune, T.
    • Journal Title

      American Mineralogist

      Volume: -- Pages: -

    • DOI

      10.2138/am-2022-8429

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Competing spin-orbital singlet states in the 4d4 honeycomb ruthenate Ag3LiRu2O62022

    • Author(s)
      Takayama T.、...、Irifune T.(22)、..... (計28名))
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 4 Pages: 043079

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.4.043079

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Atomic distribution and local structure in ice VII from in situ neutron diffraction2022

    • Author(s)
      Yamashita Keishiro、Komatsu Kazuki、Klotz Stefan、Fabelo Oscar、Fernandez-Diaz Maria T.、Abe Jun、Machida Shinichi、Hattori Takanori、Irifune Tetsuo、Shinmei Toru、Sugiyama Kazumasa、Kawamata Toru、Kagi Hiroyuki
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 119 Pages: e2208717119

    • DOI

      10.1073/pnas.2208717119

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sound Velocities of Superhydrous Phase B up to 21GPa and 900K2022

    • Author(s)
      Xu Chaowen、Greaux Steeve、Inoue Toru、Noda Masamichi、Gao Jing、Li Ying
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters

      Volume: 49 Pages: e2022GL098674

    • DOI

      10.1029/2022GL098674

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Visualization of the disordered structure of Fe-Ni Invar alloys by reverse monte carlo calculations2022

    • Author(s)
      Kubo Yusuke、Ishimatsu Naoki、Kitamura Naoto、Kawamura Naomi、Kakizawa Sho、Mizumaki Masaichiro、Nomura Ryuichi、Irifune Tetsuo、Sumiya Hitoshi
    • Journal Title

      Frontiers in Materials

      Volume: 9 Pages: 954110

    • DOI

      10.3389/fmats.2022.954110

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Experimental evidence of tetrahedral symmetry breaking in SiO2 glass under pressure2022

    • Author(s)
      Kono, Y.、Ohara K.、Kondo N. M.、Yamada H.、Hiroi S.、Noritake F.、Nitta K.、Sekizawa O.、Higo Y.、Tange Y,、Yumoto H.、Koyama T.、Yamazaki H.、Senba Y.、Ohashi H.、Goto S.、Inoue I.、Hayashi Y.、Tamadaku K.、Osaka T.、Yamada J.、Yabashi M.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Pages: 2292

    • DOI

      10.1038/s41467-022-30028-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Martensitic fcc-hcp transformation pathway in solid krypton and xenon and its effect on their equations of state2022

    • Author(s)
      Rosa A. D.、Dewaele A.、Garbarino G.、Svitlyk V.、Morard G.、De Angelis F.、Krstulovic M.、Briggs R.、Irifune T.、Mathon O.、Bouhifd M. A.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 105 Pages: 144103

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.105.144103

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 超高圧下での透明ナノセラミックス合成2022

    • Author(s)
      入舩徹男
    • Journal Title

      油空圧技術:特集 超高圧の世界②(通巻768号)

      Volume: 61 Pages: 26~30

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高圧環境下その場におけるガラスの構造・物性研究2022

    • Author(s)
      河野義生
    • Journal Title

      放射光

      Volume: 35 Pages: 285~294

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 透明ナノセラミックスの超高圧合成とヒスイの透明化2022

    • Author(s)
      入舩徹男
    • Journal Title

      FINE CERAMICS REPORT

      Volume: 40 Pages: 158~162

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 超高圧下でのナノ多結晶ダイヤモンド(NPD)の合成とその応用2022

    • Author(s)
      入舩徹男
    • Journal Title

      科学と工業

      Volume: 97 Pages: 29~37

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 超高圧を利用した透明ナノセラミックスの合成とその特徴2022

    • Author(s)
      入舩徹男
    • Organizer
      第28回ヤングセラミスト・ミーティング in 中四国
    • Invited
  • [Presentation] 6-8-2 加圧方式を用いたD111 型装置による超高圧発生2022

    • Author(s)
      國本 健広,西原 遊,入舩 徹男,辻野 典秀,肥後 祐司,柿澤 翔,坪川 祐美子,本田 陸人
    • Organizer
      第63回高圧討論会
  • [Presentation] ダイヤモンドのユゴニオ圧縮曲線2022

    • Author(s)
      真下 茂,LIU Xun ,徳田 誠,川合 伸明,角谷 均,入舩徹男,藤野 清志
    • Organizer
      第63回高圧討論会
  • [Presentation] NPD およびType-IIa ダイヤと液体媒体で加圧した分子結晶の赤外偏光反射スペクトル2022

    • Author(s)
      立花 侑果,山本 貴,内藤 俊雄,新名 亨,入舩 徹男
    • Organizer
      第63回高圧討論会
  • [Presentation] 9-15GPa 領域でのガラス状炭素からのダイヤモンド合成2022

    • Author(s)
      小川 知夏,入舩 徹男,井上 紗綾子,新名 亨,國本 健広,鈴村 明政,伊藤 正一
    • Organizer
      第63回高圧討論会
  • [Presentation] SiO2 ガラスにおける四面体構造の変化の高圧下その場放射光X 線 測定2022

    • Author(s)
      河野義生,尾原幸治,近藤望,山田大貴,廣井慧,則竹史哉,新田清文,関澤央輝,肥後祐司,丹下慶範,湯本博勝,小山貴久,山崎裕史,仙波泰徳,大橋治彦,後藤俊治,井上伊知郎,林雄二郎,玉作賢治,大坂泰斗,山田純平,矢橋牧名
    • Organizer
      第63回高圧討論会
  • [Presentation] 鉄酸化物を触媒とするマンガン酸化反応によるマンガン酸化物生成2022

    • Author(s)
      井上紗綾子
    • Organizer
      日本鉱物科学会2022年年会・総会
  • [Presentation] 透明ナノセラミックスの超高圧合成と地球惑星科学への応用2022

    • Author(s)
      入舩徹男
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022大会(JpGU 2022)
  • [Presentation] 下部マントル条件下での天然含水玄武岩の相関係2022

    • Author(s)
      石川裕太,入舩徹男,桑原秀治,國本健広
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022大会(JpGU 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Structural study of silica-free calcium aluminate glass at high-pressures using the synchrotron X-ray facilities2022

    • Author(s)
      Ohira, I., Kono, Y., Greaux, S., Kondo, N.M., Hrubiak, R., Higo, Y.
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2022大会(JpGU 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] MgSiO3ガラスとCaSiO3ガラスの異なる高圧構造変化2022

    • Author(s)
      近藤望,河野義生,大平格,Rostislay Hrubiak,尾原幸治,新田清文,関沢央輝
    • Organizer
      第69回日本地球化学会年会
  • [Presentation] Water content at the stagnant slabs deduced from the sound velocity of hydrous ringwoodite2022

    • Author(s)
      Sun, W., Greaux, S., Irifune, T., Higo, Y.
    • Organizer
      Goldschmidt 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高温・高圧処理したBイオン注入ダイヤモンドの構造評価2022

    • Author(s)
      鳥生 大樹, 東浦 健人, 福田 玲, 石川 史太郎, 新名 亨, 入舩 徹男
    • Organizer
      第83回 応用物理学会秋季学術講演会
  • [Book] 高圧力の科学・技術事典2022

    • Author(s)
      日本高圧力学会
    • Total Pages
      500
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-10297-0
  • [Remarks] 愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センターホームページ

    • URL

      https://www.grc.ehime-u.ac.jp/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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