2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25800291
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鎌田 誠司 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (30611793)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 地球核 / 高温高圧 / 鉱物物理学 / 放射光メスバウア分光法 / 非弾性X線散乱 / ダイヤモンドアンビルセル / 静水圧性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では地球核に着目し研究を行なった．ダイヤモンドアンビルセルを用いて地球核条件を再現した．試料部は直径0.1 mm以下と小さく，放射光を用いて試料の構造や電子状態に関する情報を得るために放射光施設SPring-8においてその場観察実験を行った．本研究では鉄-硫黄系において200 GPaを超える条件において安定な相や融解関係を調べ，地球核の温度や安定な物質を調べた．また，100 GPaを超える条件下で実験を行う場合，試料室内の静水圧性も重要な条件であり，地球内部と同じ静水圧性の高い実験を行う必要がある．本研究では圧力媒体についてその静水圧性を調べた．また，メスバウア分光法や非弾性X線散乱法を用いた地球物質中の鉄の電子状態や核物質の音速測定を行なった．
鉄－硫黄系の相平衡を250 GPaまで相関係を調べた．また，圧力媒体の静水圧性を調べるために，アルカリハライド（KBr, KCl, NaCl）を圧力媒体として金箔を加圧し金の圧力スケールから試料内部の圧力分布を調べた．レーザー加熱によるアニールを行い，アニールによるリラクゼーションやそれぞれの圧力媒体の断熱性を調べた．また，放射光メスバウア分光法や非弾性X線散乱法を用いて核物質の鉄の電子状態や音速測定を行なった．その結果，静水圧性については，いずれのアルカリハライドも似た性質を示した．KBrやKClがNaClよりも低出力での加熱が可能であったことからKBrやKClの方が熱を伝えにくいことがわかった．鉄－硫黄系に関する相平衡は，230 GPa，3000 KまではFeとFe3Sが安定であった．高温下での非弾性X線散乱法による音速測定や放射光メスバウア分光法による鉄の電子状態についても研究を行なった．鉄やFe3Sの高温高圧下での音速測定を行ない，鉄に関しては論文受理された．またFeOの電子状態を調べた研究も論文受理された．
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[Journal Article] Constraints on Earth's inner core composition inferred from measurements of the sound velocity of hcp-iron in extreme conditions2016
Author(s)
Tatsuya Sakamaki, Eiji Ohtani, Hiroshi Fukui, Seiji Kamada, Suguru Takahashi, Takanori Sakairi, Akihiro Takahata, Takeshi Sakai, Satoshi Tsutsui, Daisuke Ishikawa, Rei Shiraishi, Yusuke Seto, Taku Tsuchiya, Alfred Q.R. Baron
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Journal Title
Science Advances
Volume: 2
Pages: e1500802
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Melting relationships of the Fe-light elements systems under high pressures2015
Author(s)
Kamada, S., Sakairi, T., Takahata, A., Kobayashi, K., Takada, H., Takahashi, S., Terasaki, H., Ohtani, E., Hirao, N., Ohishi, Y.
Organizer
Advances in high Pressure Research II: Deepest Understanding 2015
Place of Presentation
Novosibirsk, Russia
Year and Date
2015-08-29 – 2015-09-04
Int'l Joint Research
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