| 研究課題/領域番号 |
20H00198
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分17:地球惑星科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
三宅 亮 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10324609)
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| 研究分担者 |
治田 充貴 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00711574)
野村 龍一 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (40734570)
大村 訓史 広島工業大学, 工学部, 准教授 (90729352)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)
2023年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2022年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2021年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2020年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円)
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| キーワード | 電子顕微鏡 / その場観察 / 高圧その場観察 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地球深部はその構成鉱物中に海水の数十倍もの水を蓄え、地球全体の水循環に最も大きな役割を担うと考えられている。なかでも沈み込むプレートに含まれる含水鉱物(FeOOH)が、下部マントルでFeO2とH2として分解して水(水素)を放出するのか、それとも核-マントル境界まで安定に存在し金属鉄からなる核に水素を供給するのかについて、近年大きな論争になっている。本研究では、高圧高温その場電子顕微鏡を新たに開発し、さらに電子線を用いた結晶構造中の水素位置の決定法を確立する。この世界初の革新的技術により、地球深部条件下でFeOOH/FeO2+H2のどちらが安定なのかを決定する。
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| 研究成果の概要 |
透過型電子顕微鏡内（TEM)で高圧力を発生させるため高圧力発生装置の開発を行った。また、そのための集束イオンビーム装置（FIB)を用いた試料加工手順を確立した。加工した試料及び高圧発生機構と新たに購入したピコインデントホルダーを組み合わせて、TEM内でその場圧縮実験を行った。その結果、Feの実験では、圧縮方向に約１４ GPaの応力がかかっていると推定でき、アルファ相からイプシロン相へ相転移している可能性が得られた。また、ダイヤモンドを用いた実験では、圧縮方向に200GPaを超える応力がかかっていると推定できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地球深部条件下を電子顕微鏡内に再現すべく、研究を実施した。そのために、透過型電子顕微鏡内で高圧力を発生させるための試料および高圧力発生機構の加工を、集束イオンビーム装置（FIB)を用いておこなった。こうして得たFIBを用いた微細加工技術を、たとえばはやぶさ２プロジェクトなど幅広い分野へ生かし、大きく貢献した。また、透過型電子顕微鏡内でその場圧縮実験を荷重制御により、1軸圧縮の圧縮方向にではあるが100GPaを超える応力を発生させることに成功した。この結果は、透過型電子顕微鏡内に地球深部条件を再現する端緒となり、今後ますます発展することが期待できる。
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