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NMRの圧力限界更新

研究課題

研究課題/領域番号 20654050
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関岡山大学

研究代表者

奥地 拓生  岡山大学, 地球物質科学研究センター, 准教授 (40303599)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2009年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2008年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードNMR / 超高圧 / 水素 / 含水鉱物 / 核磁気共鳴分光 / 超高圧力 / ブルーサイト
研究概要

我々は超高圧その場での1H(水素)の高分解能NMR測定の圧力記録を更新しつづけている。これまでの実績よりも,さらに高圧力でのNMR測定を実現することで,地球惑星物質中の水素のダイナミクスに関する現象を新たに発見することが本研究の目的である。そこで圧力5GPa以上において,信号強度の減少や,穿孔したダイヤモンドアンビルの強度の減少を補う新しい測定技術の開発を試みた。そのテストケースとして地球内部における代表的な含水鉱物の一つである、ブルーサイト・Mg(OH)2の1Hの高圧その場NMR測定を実現した。
MS(OH)2は水素結合の状態変化が起こる圧力が比較的低いことが予測されており、また含水鉱物の中では水素濃度が最も高い。このような測定上の利点があるので、比較的容易にNMR分光が実現されると考え、含水鉱物としては最初の試料として挑戦した。これまでに取得に成功した、その粉末多結晶試料の6GPaまでのstatic 1H-NMRスペクトルでは、主ピークの半値幅が常圧よりもわずかに増加した。理論計算によると、Mg(OH)2の水素配置は、圧力と共に(1) nearly ordered、(2) dynamic disorder、(3) static disorderの順に変化する。このうち(2)の段階での水素の移動開始に伴う線幅の減少の観測を試みたが、測定圧力がまだ相転移には不十分であることがわかった。圧力により水素の移動が誘起されるこのような現象は、含水鉱物の構造相転移と水素輸送の理解にとって本質的である。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 水素ハイドレートの速い水素拡散2009

    • 著者名/発表者名
      奥地拓生
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術 19

      ページ: 210-216

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高圧氷物質の実験分子動力学2008

    • 著者名/発表者名
      奥地拓生
    • 雑誌名

      低温科学 66

      ページ: 169-174

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [雑誌論文] X-ray Raman scattering study of MgSiO3 glass at high pressure : Implication for Triclustered MgSiO3 melt in Earth's mantle2008

    • 著者名/発表者名
      Lee, S., J. -F. Lin, Y. Q. Cai, N. Hiraoka, P. J. Eng, T. Okuchi, et al.
    • 雑誌名

      Proc. Nat. Acad. Sci. USA 105

      ページ: 7925-7929

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Proton and hydrogen dynamics in hydrogen-bonded materials at ultrahigh pressures by high resolution diamond anvil cell NMR technique(invited)2009

    • 著者名/発表者名
      Takuo Okuchi
    • 学会等名
      Horiba-ISSP International Symposium(ISSP-11)"Hydrogen and water in codensed matter physics"
    • 発表場所
      Seimeinomori Resort, Chiba, Japan
    • 年月日
      2009-10-14
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 高圧NMRによる水素ハイドレートの水素分子ダイナミクス : 各種結晶構造間の比較、充填率による比較、および水素流体との比較2009

    • 著者名/発表者名
      奥地拓生
    • 学会等名
      共同利用研究集会「H2Oを科学する」
    • 発表場所
      北海道大学低温科学研究所
    • 年月日
      2009-09-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Bruciteの超高圧ダイヤモンドアンビルセルNMR2009

    • 著者名/発表者名
      奥地拓生
    • 学会等名
      鉱物科学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2009-09-08
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Ices at high pressure : Implications for planetary sciences2008

    • 著者名/発表者名
      Takuo Okuchi
    • 学会等名
      5th Japanese-German Frontiers of Science Symposium (JGFoS)
    • 発表場所
      Atrim Hotel Mainz Mainz, Germany
    • 年月日
      2008-11-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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