惑星形成・進化によって失われた元素のゆくえ：高圧高温実験からのアプローチ

• 研究課題/領域番号: 15K17785
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 浜根 大輔 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員 (20579073)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: ミッシングゼノン / 高圧 / マントル / シリカクラスレート / クラスレート / ミッシングキセノン / 下部マントル

研究成果の概要

惑星形成・進化によって失われた元素について特にキセノンに注目し、失われたキセノンが地球深部に固定されている可能性について、高圧高温実験に基づいた研究を行った。キセノンが地球深部に存在する鉱物・金属や、天然のクラスレートに固定されている可能性を検証し、マントル鉱物については下部マントル条件まで、シリカクラスレートについては約10万気圧まで、それぞれキセノンとの反応性が無いことが確認された。失われたキセノンは鉱物との反応以外で解決される課題であることが示された

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在の大気に含まれるキセノンが想定より優位に少ない問題は1980年代に提起されたが、いまだ解決を見ていない。この問題に対しこれまで多くの可能性が提案されており、本研究の成果は、この問題は鉱物・金属との反応以外で解決されることを示唆している。また、キセノンは稀少な資源物質であり、失われたキセノンが地球深部などに存在する可能性を検証することは、その稀少資源の埋蔵量を検証することにつながる。今回の研究によってキセノンの新たな資源は地球深部の鉱物や天然のクラスレートには期待できないことが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic properties of SmFe12-based magnets produced by spark plasma sintering method (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito Tetsuji、Watanabe Fumiya、Nishio-Hamane Daisuke
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 773 ページ: 1018-1022
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.09.297
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effects of high pressure and superheating on the planar growth of Al3Ni phase in hypo-peritectic Al-30wt%Ni alloy (2019)
  • 著者名/発表者名: Wang X.H.、Wang H.W.、Zou C.M.、Wei Z.J.、Uwatoko Y.、Gouchi J.、Nishio-Hamane D.、Gotou H.
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 772 ページ: 1052-1060
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.09.079
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Giant anomalous Nernst effect and quantum-critical scaling in a ferromagnetic semimetal (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakai Akito、Mizuta Yo Pierre、Nugroho Agustinus Agung、Sihombing Rombang、Koretsune Takashi、Suzuki Michi-To、Takemori Nayuta、Ishii Rieko、Nishio-Hamane Daisuke、Arita Ryotaro、Goswami Pallab、Nakatsuji Satoru
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 14 号: 11 ページ: 1119-1124
  • DOI: 10.1038/s41567-018-0225-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic and thermoelectric properties of melt-spun ribbons of Fe2XAl (X = Co, Ni) Heusler compounds (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito Tetsuji、Nishio-Hamane Daisuke
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 124 号: 7 ページ: 075105-075105
  • DOI: 10.1063/1.5029868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aurihydrargyrumite, a Natural Au6Hg5 Phase from Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishio-Hamane Daisuke、Tanaka Takahiro、Minakawa Tetsuo
  • 雑誌名: Minerals 巻: 8 号: 9 ページ: 415-415
  • DOI: 10.3390/min8090415
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Large enhancement of the spin Hall effect in Mn metal by Sn doping (2018)
  • 著者名/発表者名: Qu D.、Higo T.、Nishikawa T.、Matsumoto K.、Kondou K.、Nishio-Hamane D.、Ishii R.、Muduli P. K.、Otani Y.、Nakatsuji S.
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 2 号: 10 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1103/physrevmaterials.2.102001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Kannanite, a new mineral from Kannan Mountain, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: NISHIO-HAMANE Daisuke、NAGASHIMA Mariko、OGAWA Nobuhiro、MINAKAWA Tetsuo
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 113 号: 5 ページ: 245-250
  • DOI: 10.2465/jmps.180103
  • NAID: 130007506100
  • ISSN: 1345-6296, 1349-3825
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of anti-perovskite-type carbides and nitrides from metal oxides and melamine (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirai Daigorou、Tanaka Hidetake、Nishio-Hamane Daisuke、Hiroi Zenji
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 8 号: 73 ページ: 42025-42031
  • DOI: 10.1039/c8ra07581f
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of Ti and Zr additions on magnetic properties of Sm2Fe17 melt-spun ribbons (2018)
  • 著者名/発表者名: (128)T. Saito and D. N. Hamane
  • 雑誌名: AIP advances 巻: 8 号: 5 ページ: 056230-056230
  • DOI: 10.1063/1.5006225
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ionic Liquid Immobilized on Graphene-Oxide-Containing Palladium Metal Ions as an Efficient Catalyst for the Alkoxy, Amino, and Phenoxy Carbonylation Reactions (2018)
  • 著者名/発表者名: Gaikwad Vinayak V.、Saptal Vitthal B.、Harada Kei、Sasaki Takehiko、Nishio-Hamane Daisuke、Bhanage Bhalchandra M.
  • 雑誌名: ChemNanoMat 巻: 4 号: 6 ページ: 575-582
  • DOI: 10.1002/cnma.201700384
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis and crystal chemistry of mukhinite, V-analogue of clinozoisite on the join Ca2Al3Si3O12(OH)?Ca2Al2VSi3O12(OH) (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagashima Mariko、Nishio-Hamane Daisuke、Nakano Nobuhiko、Kawasaki Toshisuke
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 46 号: 1 ページ: 63-76
  • DOI: 10.1007/s00269-018-0988-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Improvement of coercivity in Nd-Fe-B nanocomposite magnets (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito Tetsuji、Nozaki Shunji、Nishio-Hamane Daisuke
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 巻: 445 ページ: 49-52
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2017.08.083
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-coercivity SmCo 5 /α-Fe nanocomposite magnets (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito Tetsuji、Nishio-Hamane Daisuke
  • 雑誌名: Alloys and Compounds 巻: 735 ページ: 218-223
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.11.060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum valence criticality in a correlated metal (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuga K., Matsumoto Y., Okawa M., Suzuki S., Tomita T., Sone K., Shimura Y., Sakakibara T., Nishio-Hamane D., Karaki Y., Takata Y., Matsunami M., Eguchi R., Taguchi M., Chainani A., Shin S., Tamasaku K., Nishino Y., Yabashi M., Ishikawa T., Nakatsuji S.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 4 号: 2
  • DOI: 10.1126/sciadv.aao3547
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Size-controllable gold nanoparticles prepared from immobilized gold-containing ionic liquids on SBA-15 (2018)
  • 著者名/発表者名: Kusumawati Etty N.、Nishio-Hamane Daisuke、Sasaki Takehiko
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 309 ページ: 109-118
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2017.09.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] TEM study of the epitaxial association of hedenbergite whiskers with babingtonite (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagashima M, Nishio-Hamane D
  • 雑誌名: Mineralogical Magazine 巻: in press 号: 1 ページ: 23-33
  • DOI: 10.1180/minmag.2017.081.020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Iyoite, MnCuCl(OH)3 and misakiite, Cu3Mn(OH)6Cl2: new members of the atacamite family from Sadamisaki Peninsula, Ehime Prefecture, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishio-hamane D.、Momma K.、Ohnishi M.、Shimobayashi N.、Miyawaki R.、Tomita N.、Okuma R.、Kampf A. R.、Minakawa T.
  • 雑誌名: Mineralogical Magazine 巻: 81 号: 3 ページ: 485-498
  • DOI: 10.1180/minmag.2016.080.104
  • 査読あり
• [雑誌論文] “Visible” 5d Orbital States in a Pleochroic Oxychloride (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirai Daigorou、Yajima Takeshi、Nishio-Hamane Daisuke、Kim Changsu、Akiyama Hidefumi、Kawamura Mitsuaki、Misawa Takahiro、Abe Nobuyuki、Arima Taka-hisa、Hiroi Zenji
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 139 号: 31 ページ: 10784-10789
  • DOI: 10.1021/jacs.7b05128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large anomalous Nernst effect at room temperature in a chiral antiferromagnet (2017)
  • 著者名/発表者名: Ikhlas Muhammad、Tomita Takahiro、Koretsune Takashi、Suzuki Michi-To、Nishio-Hamane Daisuke、Arita Ryotaro、Otani Yoshichika、Nakatsuji Satoru
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 13 号: 11 ページ: 1085-1090
  • DOI: 10.1038/nphys4181
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure synthesis of tetragonal iron aluminide FeAl 2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Tobita Kazuki、Sato Naoki、Katsura Yukari、Kitahara Koichi、Nishio-Hamane Daisuke、Gotou Hirotada、Kimura Kaoru
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 141 ページ: 107-110
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2017.08.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Weak ferromagnetic order breaking the threefold rotational symmetry of the underlying kagome lattice in CdCu3 (OH)6 (NO3)2 H2O (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryutaro Okuma, Takeshi Yajima, Daisuke Nishio-Hamane, Tsuyoshi Okubo, and Zenji Hiroi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 号: 9 ページ: 094427-094427
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.094427
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hybrid Amine-Functionalized Graphene Oxide as a Robust Bifunctional Catalyst for Atmospheric Pressure Fixation of Carbon Dioxide using Cyclic Carbonates (2016)
  • 著者名/発表者名: Saptal V.B., Sasaki T., Harada K.,Nishio-Hamane D., Bhanage B.M.
  • 雑誌名: ChemSusChem 巻: 9 号: 6 ページ: 644-650
  • DOI: 10.1002/cssc.201501438
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enhancement of magnetic properties by Zn addition in Nd-Fe-B hot-deformed magnets produced by spark plasma sintering method (2016)
  • 著者名/発表者名: Saito T., Sajima Y., Nishio-Hamane D.
  • 雑誌名: Journal of Alloys Compounds 巻: 687 ページ: 662-666
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.06.151
  • 査読あり
• [雑誌論文] High coercivity in Mn-Ga-Cu alloys (2016)
  • 著者名/発表者名: Saito T., Nishio-Hamane D.
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 6 号: 7 ページ: 075004-075004
  • DOI: 10.1063/1.4958830
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Helical superstructure of continuum graphene cone uncovered by TEM analysis of herringbone-striped pattern in graphitic whiskers (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukie Saito, Daisuke Nishio-Hamane
  • 雑誌名: J Crystal Growth 巻: 451 ページ: 27-32
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2016.06.037
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Continuous hydrothermal synthesis of Pr-doped CaTiO3 nanoparticles from a TiO2 sol. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sue K., Kawasaki S., Sato T.,Nishio-Hamane D., Hakuta Y., Furuya T.
  • 雑誌名: Industrial & Engineering Chemistry Research 巻: 55 号: 28 ページ: 7628-7634
  • DOI: 10.1021/acs.iecr.6b00833
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bunnoite, a new hydrous manganese aluminosilicate from Kamo Mountain, Kochi Prefecture, Japan. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishio-Hamane D., Momma K., Miyawaki R., Minakawa T.
  • 雑誌名: Mineralogy and Petrology 巻: 110 号: 6 ページ: 917-926
  • DOI: 10.1007/s00710-016-0454-2
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coercivity of Nd-Fe-B hot-deformed magnets produced by the spark plasma sintering method. (2016)
  • 著者名/発表者名: Saito T., Nozaki S., Sajima Y., Nishio-Hamane D.
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 7 号: 5 ページ: 056205-056205
  • DOI: 10.1063/1.4973438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light and SEM observation of opal phytoliths in the mulberry leaf (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui O., Sakamoto R., Obayashi M., Yamakawa S., Handa T., Nishio-Hamane D., Matsuda I.
  • 雑誌名: Flora – Morphology, Distribution, Functional Ecology of Plants 巻: 218 ページ: 44-50
  • DOI: 10.1016/j.flora.2015.11.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical and experimental evidence for the post-cotunnite phase transition in zirconia at high pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishio-Hamane D., Dekura H., Seto Y., Yagi T.
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 42 号: 5 ページ: 385-392
  • DOI: 10.1007/s00269-014-0728-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鉱物といふもの (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔
  • 雑誌名: 物理学会誌 巻: 70 ページ: 446-449
• [雑誌論文] Imayoshiite, Ca3Al(CO3)[B(OH)4](OH)6•12H2O, a new mineral of ettringite group from Ise City, Mie Prefecture, Japan. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishio-Hamane D., Ohnishi M., Momma K., Shimobayashi N., Miyawaki R., Minakawa T., Inaba S.
  • 雑誌名: Mineralogical Magazine 巻: 79 号: 2 ページ: 413-423
  • DOI: 10.1180/minmag.2015.079.2.18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semimetallic transport properties of epitaxially stabilized perovskite CaIrO3 films. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirai D., Matsuno J., Nishio-Hamane D., Takagi H
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 107 号: 1 ページ: 012104-012104
  • DOI: 10.1063/1.4926723
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Impurity-Induced First-order Phase Transitions in Highly Crystalline V2O3 Nanocrystals (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishiwata, E. Takahashi, K. Akashi, M. Imamura, J. Azuma, K. Takahashi, M. Kamada, H. Ishii, Y.-F. Liao, Y. Tezuka, Y. Inagaki, T. Kawae, D. Nishio-Hamane, M. Nantoh, K. Ishibashi , T. Kida
  • 雑誌名: Advanced Materials Interfaces 巻: 2 号: 12 ページ: 1500132-1500132
  • DOI: 10.1002/admi.201500132
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ferriakasakaite-(La) and ferriandrosite-(La): new epidote-supergroup minerals from Ise, Mie Prefecture, Japan. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagashima, M., Nishio-Hamane, D., Tomita, N., Minakawa, T., and Inaba. S.
  • 雑誌名: Mineralogical Magazine 巻: 79 号: 3 ページ: 735-753
  • DOI: 10.1180/minmag.2015.079.3.16
  • NAID: 130007617639
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct Observation of Short-Range Structural Coherence During a Charge Transfer Induced Spin Transition in a CoFe Prussian Blue Analogue by Transmission Electron Microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Itoi M., Jike T., Nishio-Hamane D., Udagawa S., Tsuda T., Kuwabata S., Boukheddaden K., Andrus M.J., Talham D.R.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 137 号: 46 ページ: 14686-14693
  • DOI: 10.1021/jacs.5b08242
  • NAID: 130006555580
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 福島県御斎所鉱山産含水ヒ酸塩鉱物の再検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔、鈴木保光
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2018年年会
• [学会発表] Compression behavior of chibaite and bosoite (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishio-Hamane Daisuke
  • 学会等名: XXII meeting of the International Mineralogical Association
  • 国際学会
• [学会発表] 鉱物といふもの (2018)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔
  • 学会等名: 固体化学フォーラム研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 電子顕微鏡でモノを見る (2017)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔
  • 学会等名: 総合技術研究会2017
  • 発表場所: 東京大本郷キャンパス（東京都 文京区）
  • 年月日: 2017-03-08
• [学会発表] 新鉱物 金水銀鉱（Aurihydrargyrumite） (2017)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔、皆川鉄雄
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2017年年会
• [学会発表] 北海道の砂金・砂白金鉱床から見いだされた金-銀-錫鉱物、自然鉛および白金族元素含有鉱物について (2017)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔、齋藤勝幸
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2017年年会
• [学会発表] 160GPaまでのFeAlO3の圧縮挙動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔
  • 学会等名: 第58回高圧討論会
• [学会発表] 天然MTNおよびDOHクラスラシルの圧縮挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県 つくば市）
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] 新鉱物 神南石/Kannanite (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔，皆川鉄雄
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2016年年会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス（石川県 金沢市）
  • 年月日: 2016-09-23
• [学会発表] ダイアモンドでのぞく地球の内部 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔
  • 学会等名: 平成27年度実験・実習技術研究会
  • 発表場所: 山口大学吉田キャンパス（山口県山口市）
  • 年月日: 2016-03-03
• [学会発表] 愛媛県久万高原町高殿産α-cristobalite巨晶 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔, 皆川鉄雄，門馬綱一
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2015年年会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] 新鉱物 豊石/Bunnoite (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔, 門馬綱一，宮脇律郎， 皆川鉄雄
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2015年年会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-09-25