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広方位粉末X線回折による応力歪み解析が拓く超高圧実験の新たな地平

研究課題

研究課題/領域番号 16H04078
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

遊佐 斉  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (10343865)

研究分担者 平尾 直久  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (70374915)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
キーワード高圧X線回折 / ダイヤモンドアンビルセル / 応力歪み解析 / 放射光X線 / X線回折 / 高圧 / 差応力 / 鉱物物理 / 高圧力
研究成果の概要

最大主応力軸に対角する方向を含む、様々な角度からのX線回折実験をおこなう広方位ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を開発した。また、従来のDAC用X線多軸揺動装置に、角度量の高精度化をおこない角度エンコーダを付与したものを広方位DAC用に再設計し制御系とともに新規に製作、SPring-8(BL04B2)にて稼働させた。非静水圧下圧縮実験において、ラジアルX線回折をおこなった結果、差応力が測定された他、減圧時の残留応力の観測に成功した。立ち上げた実験装置は、高圧下の応力解析のみならず、高配向性二次元物質の高圧挙動の研究にも有用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

従来から、固体圧力は液体における等方的な圧力と同様ではないと考えられてきたが、その差異を解析するための実験的アプローチは、散発的であり、体系的な取り組みに欠けていたといえる。この原因の一つは、専用のダイヤモンドアンビルセルと回折計が放射光施設に整備されていなかったことによると考えられる。本研究により、構築された広方位粉末回折計により、物質の固体圧力下の応力歪み状態の理解が深まり、地球内部のみならず、巨大歪み下での広範な物質創製研究が大きく進展することが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 6件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Phase relations in silicon and germanium nitrides up to 98 GPa and 2400℃2019

    • 著者名/発表者名
      Norimasa Nishiyama , Julia Langer , Takeshi Sakai , Youhei Kojima , Astrid Holzheid , Nico A. Gaida , Eleonora Kulik , Naohisa Hirao , Saori I. Kawaguchi , Tetsuo Irifune , Yasuo Ohishi
    • 雑誌名

      Journal of American Ceramics Society

      巻: 102 号: 4 ページ: 2195-2202

    • DOI

      10.1111/jace.16063

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ダイヤモンドアンビルセルによる高圧構造探索研究: 遷移金属二フッ化物の高圧下X線回折と発光測定2018

    • 著者名/発表者名
      Yusa Hitoshi
    • 雑誌名

      材料

      巻: 67 号: 5 ページ: 527-532

    • DOI

      10.2472/jsms.67.527

    • NAID

      130006742986

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 年月日
      2018-05-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High pressure generation using double-stage diamond anvil technique: problems and equations of state of rhenium2018

    • 著者名/発表者名
      Sakai Takeshi、Yagi Takehiko、Irifune Tetsuo、Kadobayashi Hirokazu、Hirao Naohisa、Kunimoto Takehiro、Ohfuji Hiroaki、Kawaguchi-Imada Saori、Ohishi Yasuo、Tateno Shigehiko、Hirose Kei
    • 雑誌名

      High Pressure Research

      巻: - 号: 2 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1080/08957959.2018.1448082

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Boron-doped diamond as a new heating element for internal-resistive heated diamond-anvil cell2018

    • 著者名/発表者名
      Ozawa Haruka、Tateno Shigehiko、Xie Longjian、Nakajima Yoichi、Sakamoto Naoya、Kawaguchi Saori I.、Yoneda Akira、Hirao Naohisa
    • 雑誌名

      High Pressure Research

      巻: 38 号: 2 ページ: 120-135

    • DOI

      10.1080/08957959.2018.1441407

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An Experimental Examination of Thermal Conductivity Anisotropy in hcp Iron2018

    • 著者名/発表者名
      Ohta Kenji、Nishihara Yu、Sato Yuki、Hirose Kei、Yagi Takashi、Kawaguchi Saori I.、Hirao Naohisa、Ohishi Yasuo
    • 雑誌名

      Frontiers in Earth Science

      巻: 6 ページ: 1-15

    • DOI

      10.3389/feart.2018.00176

    • NAID

      120006889161

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of hexagonal phases of WN and W2.25N3 by high-pressure metathesis reaction2018

    • 著者名/発表者名
      F. Kawamura, H. Yusa, T. Taniguchi
    • 雑誌名

      J.Am.Ceram.Soc.,

      巻: 101 号: 2 ページ: 949-956

    • DOI

      10.1111/jace.15235

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Exceptionally Narrow Band-Gap (~4 eV) Silicate Predicted in the Cubic Perovskite Structure: BaSiO32017

    • 著者名/発表者名
      H. Hiramatsu, H. Yusa, R. Igarashi, Y. Ohishi, T. Kamiya, H. Hosono
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 56 号: 17 ページ: 10535-10542

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.7b01510

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lithium polyhydrides synthesized under high pressure and high temperature2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Takahiro、Kuno Keiji、Ohta Kenji、Sakata Masafumi、Nakamoto Yuki、Hirao Naohisa、Ohishi Yasuo、Shimizu Katsuya、Kume Tetsuji、Sasaki Shigeo
    • 雑誌名

      Journal of Raman Spectroscopy

      巻: 48 号: 9 ページ: 1222-1228

    • DOI

      10.1002/jrs.5183

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-pressure high-temperature phase relations in FeTiO3 up to 35 GPa and 1600 ºC2017

    • 著者名/発表者名
      M. Akaogi, K. Abe, H. Yusa, T. Ishii, T. Tajima, H. Kojitani, D. Mori, Y. Inaguma
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Minerals

      巻: 44 号: 1 ページ: 63-73

    • DOI

      10.1007/s00269-016-0836-3

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ダイヤモンドアンビルセルによる高圧下放射光X線回折実験の基礎2017

    • 著者名/発表者名
      遊佐斉
    • 雑誌名

      放射光

      巻: 30 ページ: 61-70

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高圧を用いた5d遷移金属窒化物合成と硬質材料開発2016

    • 著者名/発表者名
      川村史朗, 遊佐斉, 谷口尚
    • 雑誌名

      粉体および粉末冶金

      巻: 63 ページ: 965-969

    • NAID

      130005277817

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-induced Isostructural Transition in a Distorted Perovskite via Octahedron Reconfiguration Applied Physics Letters2016

    • 著者名/発表者名
      Fang Hong, Binbin Yue, Naohisa Hirao, Guohao Ren, Bin Chen, Ho-kwang Mao
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 109 号: 24 ページ: 241904-241904

    • DOI

      10.1063/1.4972303

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase stability and magnetic behavior of hexagonal phase of N2-O2 system with kagome lattice under high pressure and low temperature2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Akahama, D. Ishihara, H. Yamashita, H. Fujihisa, N. Hirao, Y. Ohishi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 号: 6 ページ: 064104-064104

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.064104

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Suppression of X-ray-induced dissociation of H2O molecules in dense ice under pressure2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukui, Nozomu Hiraoka, Naohisa Hirao, Katsutoshi Aoki, Yuichi Akahama
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 26641-26641

    • DOI

      10.1038/srep26641

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structure of the Superconducting Phase of Sulfur Hydride2016

    • 著者名/発表者名
      Mari Einaga, Masafumi Sakata, Takahiro Ishikawa, Katsuya Shimizu, Mikhail I. Eremets, Alexander P. Drozdov, Ivan A. Troyan, Naohisa Hirao, and Yasuo Ohishi
    • 雑誌名

      Nature Physics

      巻: 12 号: 9 ページ: 835-838

    • DOI

      10.1038/nphys3760

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 4d,5d遷移金属窒化物における結晶構造ー体積弾性率相関2019

    • 著者名/発表者名
      遊佐 斉
    • 学会等名
      2018年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Latest remolding of multi-axis DAC system for radial XRD experiments2019

    • 著者名/発表者名
      H.Yusa, N. Hirao, Y. Mori, Y. Ohishi
    • 学会等名
      Joint symposium of Misasa 2019 & CMC
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BL10XUにおける高エネルギーX線集光ビームを利用した高圧X線回折2019

    • 著者名/発表者名
      平尾直久,河口沙織,大石泰生
    • 学会等名
      第59回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 窒化物高圧構造探索による新たな超硬質高密度材料開発のための調査研究2018

    • 著者名/発表者名
      遊佐斉
    • 学会等名
      第2回 TIA かけはし 成果報告会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A multi-axis diamond anvil cell oscillation system for powder X-ray diffraction to improve statistics and analyze deviatoric stress2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yusa, N. Hirao, Y. Mori, Y. Seto, and Y. Ohishi
    • 学会等名
      EHPRG 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 立方晶ペロブスカイト酸化物群から見いだした特異なナローバンドギャップ(~4 eV)を有するシリケート: BaSiO32018

    • 著者名/発表者名
      平松秀典 遊佐斉 五十嵐涼 大石泰生 神谷利夫 細野秀雄
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] BaGeO3における構造対称化とバンドギャップ変化2018

    • 著者名/発表者名
      遊佐斉 平松秀典 宮川仁 神谷利夫 細野秀雄 平尾直久 大石泰生 亀卦川卓美
    • 学会等名
      第59回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] X-ray microfocusing for high-pressure powder x-ray diffraction at BL10XU of SPring-82018

    • 著者名/発表者名
      N. Hirao, Y. Ohishi, S. kawaguchi
    • 学会等名
      XXII Meeting of the International Mineralogical Association
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 広開口型DACによるAGeO3(A=Sr,Ba)の高圧下X線回折実験2018

    • 著者名/発表者名
      遊佐斉
    • 学会等名
      第7回名古屋大学シンクロトロン光研究センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 超高圧物質科学:新奇高密度相の探索から材料応用へ2018

    • 著者名/発表者名
      遊佐斉, 川村史朗, 谷口尚, 亀卦川卓美, 若林大祐
    • 学会等名
      第3回TIA光・量子計測シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] スピネル類似組成化合物の高圧相転移:実験と計算による検証2018

    • 著者名/発表者名
      遊佐斉, 村田秀信, 亀卦川卓美
    • 学会等名
      2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 硫化水素の高温超伝導相の生成過程2017

    • 著者名/発表者名
      榮永茉利,坂田雅文,益田明宜,清水克哉,平尾直久,河口沙織,大石泰生
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] W-N系における超硬物質探索2017

    • 著者名/発表者名
      遊佐斉, 川村史朗, 谷口尚, 亀卦川卓美, 平尾直久
    • 学会等名
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High-pressure syntheses and compression measurements of 5d transition metal nitrides2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yusa, F. kawamura, T. Taniguchi
    • 学会等名
      ISNT2017 & ISSNOX5
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] III族元素を含むMg, Znスピネル高圧相転移の系統性:実験と計算による検証 / III族元素を含むMg, Znスピネル高圧相転移の系統性:実験と計算による検証2017

    • 著者名/発表者名
      遊佐斉, 村田秀信, 平尾直久, 大石泰生, 亀卦川卓美
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多方向広開口DAC粉末X線回折計の開発2017

    • 著者名/発表者名
      遊佐斉, 森嘉久, 平尾直久, 大石泰生
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] BL10XUにおけるX線マイクロビームを利用した低温高圧X線回折測定2017

    • 著者名/発表者名
      平尾直久,大石泰生,河口沙織,松岡岳洋
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] High pressure and low temperature micro-beam X-ray diffraction system in beamline BL10XU at SPring-82017

    • 著者名/発表者名
      N. Hirao, Y. Ohishi, S. kawaguchi
    • 学会等名
      AIRAPT 26 & ACHPR 8 & CHPC 19
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 遷移金属フッ化物の高圧下X線発光とX線回折実験2016

    • 著者名/発表者名
      遊佐斉, 石井啓文, 平岡望, 平尾直久, 大石泰生
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] SPring-8の高圧ビームラインの現状と将来展望2016

    • 著者名/発表者名
      大石泰生,平尾直久,肥後祐司,丹下慶範,今田沙織
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 金の結晶弾性の圧力位依存性測定: 低圧領域での体積弾性率異常と絶対圧力スケールの検討2016

    • 著者名/発表者名
      米田明,福井宏之,鎌田誠司,謝龍剣,平尾直久,内山裕士,BARON Alfred.Q.R.,筒井智嗣
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 低温高圧下の硫化水素の結晶構造2016

    • 著者名/発表者名
      榮永茉利,坂田雅文,益田明宜,中尾敏臣,清水克哉,平尾直久,今田沙織,大石泰生
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 新奇ベリリウム水素化物BeHxの結晶構造I2016

    • 著者名/発表者名
      松岡岳洋,中河貴也,久野敬司,平尾直久,大石泰生,清水克哉,久米徹二,佐々木重雄,藤久裕司
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 固体酸素における空間反転対称性の破れ2016

    • 著者名/発表者名
      青山拓也,永井正也,三宅厚志,平尾直久,大石泰生,清水克哉,芦田昌明,木村剛
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Current status of the high pressure research beamline BL10XU at SPring-82016

    • 著者名/発表者名
      N. Hirao, Y. Ohishi, S. Kawaguchi
    • 学会等名
      International Union of Crystallography High Pressure workshop (IUCr-HP)
    • 発表場所
      Pohang, Korea
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 硫化水素の低温高圧における結晶構造2016

    • 著者名/発表者名
      榮永茉利,坂田雅文,石河孝洋,清水克哉, A.P. Drozdov, M.I. Eremets, I.A. Troyan,平尾直久,今田沙織,大石泰生
    • 学会等名
      日本物理学会2016秋季大会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Nanoinfomatics, Chapter 122018

    • 著者名/発表者名
      H. Yusa, (Isao Tanaka, Editor)
    • 総ページ数
      298
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811076169
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 六方晶系6H型バリウムゲルマニウム酸化物、および、その製造方法2018

    • 発明者名
      遊佐斉、宮川仁
    • 権利者名
      国立研究開発法人物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-076475
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化レニウムを含有する硬質材料、その製造方法およびそれを用いた切削工具2017

    • 発明者名
      遊佐斉、川村史朗、谷口尚
    • 権利者名
      物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-194126
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 高圧相WC型TaN焼結体の製造方法2016

    • 発明者名
      遊佐斉、川村史朗、谷口尚
    • 権利者名
      国立研究開発法人物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016
    • 取得年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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