| 研究課題/領域番号 |
19H02005
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17040:固体地球科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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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, グループリーダー (10343865)
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| 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, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (70374915)
藤久 裕司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (90357913)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | ダイヤモンドアンビルセル / 構造相転移 / 歪・差応力 / 高圧化その場観察 / 巨大歪み / マントル鉱物 / 高圧下その場観察 / ダイヤモンドアンビル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固体地球における物質科学研究は、地球内部が高圧であるという事実から、主に高圧実験によって検証がおこなわれている。その多くの場合、等方的な圧力場を仮定のもと実験が進められている。しかしながら、地球内部の沈み込むスラブ等におけるダイナミクスを考慮した場合、差応力や大きな歪みを取り入れるべきことは必然といえる。近年、材料物性分野では、物性・構造・相転移に及ぼす巨大歪みによる影響が注目を集めている。本研究では、マントル鉱物の結晶構造への巨大歪みがおよぼす影響を明らかにするために、巨大歪み発生・制御技術、放射光X線による歪みの定量評価、計算科学による巨大歪み下での構造予測を融合した研究に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
等方的でない圧力場による相転移圧力への影響について精査するため、ダイヤモンドアンビルセルを用いての高精度加圧制御と放射光X線その場観察による超高圧下で歪み発生のための装置を開発・構築した。さらに、理論的アプローチとして、「せん断応力緩和理論」を構築し、選択的応力場を考慮した第一原理計算による相転移圧力への影響を検討した。マントル鉱物アナログ物質として、いくつかのフッ化物（MgF2, BaF2, NaMgF3, NaNiF3）における変移型相転移について、歪み・差応力により相転移圧力が大幅に低減することが確認された。これは、配位多面体フレームワークに差応力が効果的に作用することを示している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により開発された、制御性に優れた高圧下歪・差応力付与装置の開発により、高圧下での構造相転移に対する歪み・差応力の影響が明らかになった。おそらく、構造相転移は計算科学においても、取り扱いの簡便な等方的な圧力のみならず差応力の存在下で追究されるべきと考えられる。地球内部で起こる鉱物の相転移現象の解明につながるだけでなく、必然的に固体圧力を「場」に使用せざるを得ない様々な超高圧構造物性の解明のために大きな布石となったと考えられる。
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