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X線非弾性散乱法による下部マントル条件での含鉄ブリッジマナイトの結晶弾性定数測定

研究課題

研究課題/領域番号 19H02004
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分17040:固体地球科学関連
研究機関公益財団法人高輝度光科学研究センター (2022)
兵庫県立大学 (2019-2021)

研究代表者

福井 宏之  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 精密分光推進室, テニュアトラック研究員 (90397901)

研究分担者 米田 明  大阪大学, 大学院理学研究科, 招へい研究員 (10262841)
芳野 極  岡山大学, 惑星物質研究所, 教授 (30423338)
中塚 晃彦  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (80294651)
鎌田 誠司  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), その他 (30611793)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワードブリッジマナイト / 弾性波速度 / X線非弾性散乱 / 下部マントル / 単結晶 / ダイヤモンドアンビルセル / 高温高圧 / 高温 / 高圧
研究開始時の研究の概要

地球内部の物質科学的な構造を理解するためには、観測により知られている地震波速度構造と、地球内部条件で測定された地球を構成する鉱物の弾性波速度を比較する必要がある。本研究では、地球下部マントルの主要構成物質として考えられている含鉄ブリッジマナイトの単結晶を試料とし、X線非弾性散乱法により弾性波速度を測定する。得られたデータに基づき、下部マントルの地震波構造の特徴(地域性や異方性)に対する
物質科学的モデルを構築する。

研究成果の概要

含鉄ブリッジマナイトは下部マントル主要構成物質である。下部マントル条件下での単結晶弾性率は地球下部マントルを物質科学的に理解するために必要不可欠な物理量である。物質の弾性定数を決定する手法にはいくつかあるが、光学的に不透明である含鉄ケイ酸塩に対し、極限条件下において、単結晶弾性定数を決定する手法として、Ⅹ線非弾性散乱に着目した。我々はこれを実現するべく、含鉄ブリッジマナイト単結晶の合成およびその単結晶評価の観点と高圧単結晶に対するⅩ線非弾性散乱測定技術開発の観点から並行して研究を推進し、最終的に高圧下での含鉄ブリッジマナイト単結晶に対するⅩ線非弾性散乱測定を実施し、重要なデータを得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

含鉄ブリッジマナイトは下部マントル主要構成物質である。下部マントル条件下での単結晶弾性率は地球下部マントルを物質科学的に理解するために必要不可欠な物理量である。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Lattice constants and magnetism of L10-ordered FePt under high pressure2023

    • 著者名/発表者名
      Sawada S.、Okai K.、Fukui H.、Takahashi R.、Ishimatsu N.、Maruyama H.、Kawamura N.、Kawaguchi S.、Hirao N.、Seki T.、Takanashi K.、Ohmura S.、Wadati H.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 122 号: 15 ページ: 152406-152406

    • DOI

      10.1063/5.0139441

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sound velocity of hexagonal close-packed iron to the Earth’s inner core pressure2022

    • 著者名/発表者名
      Ikuta Daijo、Ohtani Eiji、Fukui Hiroshi、Sakai Takeshi、Ishikawa Daisuke、Baron Alfred Q. R.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34789-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sound Velocity Measurements of B2‐Fe‐Ni‐Si Alloy Under High Pressure by Inelastic X‐Ray Scattering: Implications for the Composition of Earth's Core2022

    • 著者名/発表者名
      Dominijanni S.、McCammon C. A.、Ohtani E.、Ikuta D.、Sakamaki T.、Ishii T.、Criniti G.、Dubrovinsky L. S.、Khandarkhaeva S.、Fedotenko T.、Glazyrin K.、Uchiyama H.、Fukui H.、Baron A. Q. R.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 号: 15

    • DOI

      10.1029/2021gl096405

    • 関連する報告書
      2022 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] Single crystal elasticity and equation of state of tantalum up to 54 GPa2022

    • 著者名/発表者名
      Fukui Hiroshi、Yoneda Akira、Kamada Seiji、Uchiyama Hiroshi、Hirao Naohisa、Baron Alfred Q. R.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 132 号: 5 ページ: 055902-055902

    • DOI

      10.1063/5.0089667

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Equation of states for dense ice up to 80 GPa at low-temperature conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukui, Hirokazu Kadobayashi, Hirotaka Abe, Ryunosuke Takahashi, Hiroki Wadati, Naohisa Hirao
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 156 号: 6 ページ: 064504-064504

    • DOI

      10.1063/5.0084278

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Incorporation mechanism of Fe and Al into bridgmanite in a subducting mid-ocean ridge basalt and its crystal chemistry2021

    • 著者名/発表者名
      Nakatsuka Akihiko、Fukui Hiroshi、Kamada Seiji、Hirao Naohisa、Ohkawa Makio、Sugiyama Kazumasa、Yoshino Takashi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 22839-22839

    • DOI

      10.1038/s41598-021-00403-6

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Physical properties of YB66 and consideration of possible use for high-resolution X-ray optics2021

    • 著者名/発表者名
      D. Bessas, H. Fukui, K. Sugimoto, K. Glazyrin, I. Sergueev, G. Levchenko, A. Dukhnenko, V. Filipov, O. Isnard, D. Ishikawa, H. Yoshikawa, O. Sakata, A. Q. R. Baron
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 130 号: 2 ページ: 025105-025105

    • DOI

      10.1063/5.0054482

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] XAFS and XRD study on Fe, Ni, and Ge in iron meteorite NWA 8592021

    • 著者名/発表者名
      Huimin Shao, Hiroshi Isobe, Ginga Kitahara, Hiroshi Fukui, Akira Yoshiasa
    • 雑誌名

      Physics and Chemistry of Minerals

      巻: 48 号: 3 ページ: 11-11

    • DOI

      10.1007/s00269-021-01136-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elasticity of single-crystal NaCl under high-pressure: simultaneous measurement of x-ray inelastic scattering and diffraction2020

    • 著者名/発表者名
      Fukui Hiroshi、Yoneda Akira、Kamada Seiji、Uchiyama Hiroshi、Tsutsui Satoshi、Hirao Naohisa、Baron Alfred Q. R.
    • 雑誌名

      High Pressure Research

      巻: 40 号: 4 ページ: 465-477

    • DOI

      10.1080/08957959.2020.1806260

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure change of monoclinic ZrO2 baddeleyite involving softenings of bulk modulus and atom vibrations2019

    • 著者名/発表者名
      Fukui Hiroshi、Fujimoto Manato、Akahama Yuichi、Sano-Furukawa Asami、Hattori Takanori
    • 雑誌名

      Acta Crystallographica Section B Structural Science, Crystal Engineering and Materials

      巻: 75 号: 4 ページ: 742-749

    • DOI

      10.1107/s2052520619007923

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles calculations of the epsilon phase of solid oxygen2019

    • 著者名/発表者名
      Anh Le The、Wada Masahiro、Fukui Hiroshi、Kawatsu Tsutomu、Iitaka Toshiaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 8731-8731

    • DOI

      10.1038/s41598-019-45314-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electronic structure of dense solid oxygen from insulator to metal investigated with X-ray Raman scattering2019

    • 著者名/発表者名
      Fukui Hiroshi、Anh Le The、Wada Masahiro、Hiraoka Nozomu、Iitaka Toshiaki、Hirao Naohisa、Akahama Yuichi、Irifune Tetsuo
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 116 号: 43 ページ: 21385-21391

    • DOI

      10.1073/pnas.1905771116

    • 関連する報告書
      2019 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] H‐D Interdiffusion in Single‐Crystal Olivine: Implications for Electrical Conductivity in the Upper Mantle2019

    • 著者名/発表者名
      Sun Wei、Yoshino Takashi、Kuroda Minami、Sakamoto Naoya、Yurimoto Hisayoshi
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Solid Earth

      巻: 124 号: 6 ページ: 5696-5707

    • DOI

      10.1029/2019jb017576

    • NAID

      120006769956

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Single Crystal Elasticity by Inelastic X-ray Scattering udner extreme conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi FUKUI
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Inelastic X-ray Scattering - IXS2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X-ray Raman Scattering on high-pressure samples: so far and the future2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi FUKUI
    • 学会等名
      第63回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Single crystal elasticity of minerals under high-pressure conditions determined by inelastic x-ray scattering2020

    • 著者名/発表者名
      福井 宏之、米田 明、鎌田 誠司、Baron Alfred
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X線非弾性散乱によるNaCl B1相の単結晶弾性定数の圧力変化2020

    • 著者名/発表者名
      福井宏之, 米田明, 鎌田誠司, 内山裕士, 平尾直久, バロンアルフレッド
    • 学会等名
      第61回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 固体酸素の電子状態変化2019

    • 著者名/発表者名
      福井宏之・Le The Anh・和田正弘・平岡望・飯高敏晃・平尾直久・赤浜裕一・入舩徹男
    • 学会等名
      第60回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高温高圧単結晶IXSに向けた温度圧力発生技術開発2019

    • 著者名/発表者名
      福井宏之・米田明・鎌田誠司・平尾直久・辻野典秀・内山裕士
    • 学会等名
      第60回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高温高圧下におけるFe3S の音速2019

    • 著者名/発表者名
      鎌田 誠司・寺崎 英紀・福井 宏之・坂巻 竜也・内山 裕士・筒井 智嗣・大谷 栄治・BARON Alfred
    • 学会等名
      第60回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高温高圧条件下におけるFe-Ni 合金の音速- 密度関係2019

    • 著者名/発表者名
      坂巻 竜也・大谷 栄治・福井 宏之・鎌田 誠司・BARON Alfred
    • 学会等名
      第60回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高温高圧条件下におけるFe-Ni 合金の音速- 密度関係2019

    • 著者名/発表者名
      池田 理・坂巻 竜也・福井 宏之・内山 裕士・BARON Alfred Q.R. ・鈴木 昭夫
    • 学会等名
      第60回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 単斜晶ハフニアの高圧下の弾性ソフト化2019

    • 著者名/発表者名
      赤浜 裕一・福井 宏之・河口 沙織・平尾 直久・大石 泰生
    • 学会等名
      第60回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Sound velocity measurement of Fe-Ni-Si alloys at high pressure and high temperature2019

    • 著者名/発表者名
      生田 大穣・大谷 栄治・坂巻 竜也・福井 宏之・内山 裕士・筒井 智嗣・BARON Alfred Q. R.
    • 学会等名
      第60回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Electronic structure of dense solid oxygen from insulator to metal2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukui, Le Te Anh, Masahiro Wada, Nozomu Hiraoka, Toshiaki Iitaka, Naohisa Hirao, Yuichi Akahama, Tetsuo Irifune
    • 学会等名
      第27回AIRAPT高圧科学技術国際会議
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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