Development of inovating high-pressure and high-temperature apparatus for neutron diffraction and approaches to unsolved questions on ices and planetary sciences
Project/Area Number |
26246039
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Research Field |
Quantum beam science
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
Kagi Hiroyuki 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70233666)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
服部 高典 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J-PARCセンター, 研究主幹 (10327687)
町田 真一 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 研究員 (30554373)
小松 一生 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50541942)
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Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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Budget Amount *help |
¥41,600,000 (Direct Cost: ¥32,000,000、Indirect Cost: ¥9,600,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2016: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2015: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
Fiscal Year 2014: ¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000)
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Keywords | 氷 / 高圧 / 中性子回折 / 低温 / 地球化学 / 水素結合 / 量子ビーム / 惑星起源・進化 / 惑星起源・進化 |
Outline of Final Research Achievements |
This project aims at developing a new high-pressure apparatus for measuring neutron diffraction measurements which can precisely control pressure even at low temperature conditions. The scientific target is to obtain crystal structure and physicochemical properties of high-pressure phase ices. By combining liquid nitrogen and cryostat apparatuses, we achieved the low temperature limit down to 40 K. The apparatus enabled us to conduct neutron diffraction measurements at high pressure and low temperature regions where we could not achieve. We clarified the mechanism of salt incorporation process in ice VII which is a high pressure form of ice. Furthermore, a new model on hydrogen ordering process in iceVI was proposed.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
氷は身近にありふれた物質であるにもかかわらず、未解決問題を多く有する奥が深い物質である。本研究では低温条件で自在に圧力を制御できる高圧発生装置を開発し、任意の条件で氷の中性子回折パターンを測定し、これまで未解決であった氷の問題②正面から取り組んだ。本研究で得られた成果は、氷の結晶構造に見られる水素原子の無秩序ー秩序相転移に関して、新しいモデルを提案することになった。また、本研究により氷VIIに多量の塩が入るメカニズムが明らかになった。これらの研究成果により、氷の未解決問題に解答を与えることができ、基礎化学に大きな発展をもたらした。また、本研究は氷惑星の内部物性の理解にも大きな貢献をもたらす。
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Report
(5 results)
Research Products
(35 results)
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[Journal Article] Partially ordered state of ice XV2016
Author(s)
Komatsu K., Noritake F., Machida S., Sano-Furukawa A., Hattori T., Yamane R. and Kagi H.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: 28920-28920
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Design and Performance of High-Pressure PLANET Beamline at Pulsed Neutron Source at J-PARC2015
Author(s)
Hattori, T., A. Sano-Furukawa, H. Arima, K. Komatsu, A. Yamada, Y. Inamura, T. Nakatani, Y. Seto, T. Nagai, W. Utsumi, T. Iitaka, H. Kagi, Y. Katayama, T. Inoue, T. Otomo, K. Suzuya, T. Kamiyama, M. Arai T. Yagi
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A
Volume: 780
Pages: 55-67
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Crystal structure of magnesium dichloride decahydrate determined by X-ray and neutron diffraction under high pressure2015
Author(s)
Komatsu, K., Shinozaki, A., Machida, S., Matsubayashi, T., Watanabe, M., Kagi, H., Sano-Furukawa, A. and Hattori, T.
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Journal Title
Acta Crystallogr. B
Volume: 71
Issue: 1
Pages: 74-80
DOI
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Peer Reviewed
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[Presentation] 氷の秩序構造の分類2016
Author(s)
山根 崚、小松 一生、則竹 史哉
Organizer
日本鉱物科学会
Place of Presentation
金沢大学(石川県金沢市)
Year and Date
2016-09-25
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[Presentation] 氷XV相の構造と安定性の再評価2015
Author(s)
小松 一生, 町田 真一, 則竹 史哉, 山根 崚, 佐野 亜沙美, 服 部 高典, 鍵 裕之
Organizer
高圧討論会
Place of Presentation
JMSアステールプラザ(広島県広島市)
Year and Date
2015-11-10
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Invited
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[Presentation] 氷XV相の結晶構造の再検討2015
Author(s)
小松 一生, 則竹 史哉, 山根 崚, 鍵 裕之, 町田 真一, 佐野 亜沙美, 服部 高典
Organizer
日本鉱物科学会2015年年会
Place of Presentation
東京大学(東京都文京区)
Year and Date
2015-09-25
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