超高圧・高温下における超イオン伝導氷の実験的解明

• 研究課題/領域番号: 22540489
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 岡田 卓 東京大学, 物性研究所, 助教 (90343938)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2010年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 氷惑星 / 水素 / プロトン / 氷 / 超イオン伝導 / 高圧 / 高温 / 電気抵抗 / 地球・惑星内部構造 / 水 / 低温

研究概要

ダイヤモンドアンビルセルによる高圧発生と、レーザー加熱による高温発生、ならびに交流インピーダンス測定を組み合わせて用い、超高圧高温下その場交流インピーダンス測定技術を開発した。これを用いて、H2O高圧氷のインピーダンスを50GPa・2000K領域まで測定し、インピーダンスが加熱中に温度上昇に伴い不連続に増加する現象を検出した。これは超イオン伝導氷相が出現したためと考えられる。一方、室温下加圧過程において、約10GPaを頂点にインピーダンスが低下する現象を検出した。このメカニズムを理論的に検証した。

研究成果

• [雑誌論文] High-pressure phase of vanadium pentaoxide (2012)
  • 著者名/発表者名: A. K. Arora, T. Sato, T. Okada and T. Yagi
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 85巻 号: 9 ページ: 94413-94413
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.094113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reaction of forsterite with hydrogen molecules at high pressure and temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Shinozaki
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 39 号: 2 ページ: 123-129
  • DOI: 10.1007/s00269-011-0467-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple opposed-anvil apparatus for high pressure and temperature experiments above 10 GPa (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirotada Gotou, et al
  • 雑誌名: High Pressure Research 巻: 31 号: 4 ページ: 592-602
  • DOI: 10.1080/08957959.2011.618130
  • 査読あり
• [雑誌論文] B1-to-B2 Structural Transitions in Rock Salt Intergrowth Structures (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Yamamoto, et al
  • 雑誌名: Inorg.Chem. 巻: 50 号: 22 ページ: 11787-11794
  • DOI: 10.1021/ic201901a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of a New Carbon-Nitride-Related Material C2N2 (CH2) (2011)
  • 著者名/発表者名: Sougawa, M., Sumiya, T., Takarabe, K., Mori, Y., Okada, T., Gotou, H., Yagi, T., Yamazaki, D., Tomioka, N., Katsura, T., Kariyazaki, H., Sueoka, K., Kunitsugu, S.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 号: 9R ページ: 95503-95503
  • DOI: 10.1143/jjap.50.095503
  • NAID: 210000071192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compression behaviors of binary skutterudite CoP3 in noble gases up to 40 GPa at room temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Niwa, D. Nomichi, M. Hasegawa, T. Okada, T. Yagi and T. Kikegawa
  • 雑誌名: INORGANIC CHEMISTRY 巻: 50巻 号: 8 ページ: 3281-3285
  • DOI: 10.1021/ic101916c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-Induced Structural, Magnetic, and Transport Transitions in the Two-Legged Ladder Sr3Fe2O5 (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Yamamoto, et al
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 133 号: 15 ページ: 6036-6043
  • DOI: 10.1021/ja200410z
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure phase behavior of MnTiO_3 : decomposition of perovskite in to MnO and MnTi^22O_5 (2011)
  • 著者名/発表者名: Okada T, Yagi T, Nishio-Hamane D
  • 雑誌名: PHYSICS AND CHEMISTRY OF MINERALS 巻: 38 ページ: 251-258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lattice-preferred orientations in post-perovskite-type MgGeO_3 formed by transformations from different pre-phases (2010)
  • 著者名/発表者名: Okada T, Yagi T, Niwa K, et al.
  • 雑誌名: PHYSICS OF THE EARTH AND PLANETARY INTERIORS 巻: 180 ページ: 195-202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural analysis of pressure-amorphized zirconium tungstate (2010)
  • 著者名/発表者名: Arora AK, Okada T, Yagi T
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 81 ページ: 134103-134103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decomposition of perovskite FeTiO_3 into wustite Fe_<1-x>Ti_<0.5x>O and orthorhombic FeTi_3O_7 at high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishio-Hamane D, Yagi T, Okada T, et al.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 82 ページ: 92103-92103
  • 査読あり
• [雑誌論文] pi-Conjugated Polymers Consisting of Isothianaphthene and Dialkoxy-p-phenylene Units : Synthesis, Self-Assembly, and Chemical and Physical Properties (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Usui M, Okada T, et al.
  • 雑誌名: MACROMOLECULAR CHEMISTRY AND PHYSICS 巻: 211 ページ: 2138-2147
  • 査読あり
• [学会発表] 氷VIIプロトン伝導率の圧力温度変化と超イオン伝導氷の探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡田卓、八木健彦
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 豊中市・大阪大学会館
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] Pressure response of proton conductivity of H2O ice VII (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, T. Yagi, T. Iitaka, K. Aoki, M.I. Eremets, I.A. Trojan
  • 学会等名: IUCr Commission on High Pressure 2012Meeting
  • 発表場所: 水戸市・ホテルレイクビュー水戸
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] 高圧氷VII及び VIII のプロトン伝導率 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡田卓 、八木健彦
  • 学会等名: 日本鉱物科学会 2012 年年会
  • 発表場所: 京都市・京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 氷 VII 及び VIII のプロ トン伝導率の圧力温度変化と相関係 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡田卓 、八木健彦
  • 学会等名: 地球惑星科学連合 2012 年大会
  • 発表場所: 幕張市・幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2012-05-23
• [学会発表] 氷VII、VIIIのプロトン伝導率の圧力温度依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田卓, 八木健彦, 青木勝敏, ミハイル・エルメッツ, イワン・トロヤン
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 那覇市・沖縄キリスト教学院
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Fe_2O_3の高圧下における相関係 (2011)
  • 著者名/発表者名: 八木健彦, 中村ひとみ, 浜根大輔, 岡田卓
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 那覇市・沖縄キリスト教学院
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] クリストバライトのヘリウム中での異常な圧縮挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高田啓人, 佐藤友子, 八木健彦, 岡田卓, 若林大佑, 中山和也, 船守展正
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 那覇市・沖縄キリスト教学院
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] 氷 VII, VIII のプロトン伝導率の圧力温度依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田卓 、八木健彦、青木勝敏、ミハイル・エ ルメッツ、イワン・トロヤン
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 沖縄県西原町・沖縄キリスト教学院
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 高温高圧下におけるH_2の影響によるforsteriteの分解反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 篠崎彩子, 平井寿子, 大藤弘明, 町田真一, 岡田卓, 八木健彦
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 那覇市・沖縄キリスト教学院
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 新規窒化炭素化合物の合成、結晶構造、圧力効果とCN単結合の強さ (2011)
  • 著者名/発表者名: 寒川匡哉, 森嘉久, 財部健一, 岡田卓, 後藤弘匡, 八木健彦, 山崎大輔, 富岡尚敬, 桂智男, 仮屋崎弘昭, 末岡浩治
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 那覇市・沖縄キリスト教学院
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 高圧下における氷 VIIの高プロトン伝導状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田卓、八木健彦ミハイル・エルメッツ、
  • 学会等名: 北海道大学・低温研究所シンポジウム「氷の物理と化学研究の新展開」
  • 発表場所: 札幌市・北海道大学・低温研究所
  • 年月日: 2011-09-05
• [学会発表] 高圧下における氷VIIの高プロトン伝導状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田卓, 八木健彦, ミハイル・エルメッツ, イワン・トロヤン
  • 学会等名: 北海道大学・低温研究所シンポジウム「氷の物理と化学研究の新展開」
  • 発表場所: 北海道大学・低温研究所
  • 年月日: 2011-09-05
• [学会発表] 氷 VII 相のイオン抵抗及び屈折率の圧力応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田卓、八木健彦、ミハイル・エルメッツ、イワン・トロヤン
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2011 年大会
  • 発表場所: 幕張市・幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] 氷VII相のイオン抵抗及び屈折率の圧力応答 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田卓, 八木健彦, ミハイル・エルメッツ, イワン・トロヤン
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 千葉市・幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] 低密度SiO_2のヘリウム中での異常な圧縮挙動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子, 八木健彦, 岡田卓, 後藤弘匡, 高田啓人, 若林大佑, 中山和也, 船守展正
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 千葉市・幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] MnTiO3ペロブスカイトの高圧相関係:MnO+MnTi2O5相への分解 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡田卓・八木健彦・浜根大輔
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市・戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] FeTiO3の高圧相転移:FeO+FeTi3O7相への分解 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔・八木健彦・大城正裕・岡田卓・丹羽健
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市・戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] Fe2O3の高温高圧下における相転移 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村ひとみ・八木健彦・浜根大輔・岡田卓
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市・戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセルを用いた超臨界流体中におけるルチル型酸化物の特異な結晶成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 丹羽健・池谷仁志・田口鷹志・長谷川正・徳永智春・岡田卓・八木健彦
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市・戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] B-O系物質の高圧高温合成と相安定性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 秦野照章・丹羽健・草場啓治・長谷川正・後藤弘匡・岡田卓・八木健彦
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市・戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-21
• [学会発表] 窒化炭素の合成と評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寒川匡哉・隅谷隆洋・財部健一・森嘉久・岡田卓・後藤弘匡・八木健彦・山崎大輔・富岡尚敬・桂智男
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市・戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] ゼオライトLTAの様々な圧力媒体を用いた圧縮挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中辰也・丹羽健・長谷川正・岡田卓・八木健彦
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市・戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] 超高圧高温下での新規金属窒化物の合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥野賢太郎・丹羽健・長谷川正・岡田卓・八木健彦
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市・戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] 超高圧高温下での新規遷移金属燐化物の創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 久保田隼人・丹羽健・長谷川正・岡田卓・八木健彦
  • 学会等名: 第51回高圧討論会
  • 発表場所: 仙台市・戦災復興記念館
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] Fe2O3の高温高圧下における相転移 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村ひとみ・八木健彦・浜根大輔・岡田卓
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 千葉市・幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] 氷VII及びVIIIのプロトン伝導率の圧力温度変化と相関係
  • 著者名/発表者名: 岡田卓, 八木健彦
  • 学会等名: 地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 千葉県幕張市：幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] 高圧氷VII及びVIIIのプロトン伝導率
  • 著者名/発表者名: 岡田卓, 八木健彦
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年年会
  • 発表場所: 京都府京都市：京都大学吉田キャンパス
• [学会発表] Pressure response of proton conductivity of H2O ice VII
  • 著者名/発表者名: T. Okada, T. Yagi, T. Iitaka, K. Aoki, M.I. Eremets, I.A. Trojan
  • 学会等名: IUCr Commission on High Pressure 2012 Meeting
  • 発表場所: 茨城県水戸市：ホテルレイクビュー水戸
• [学会発表] 氷VIIプロトン伝導率の圧力温度変化と超イオン伝導氷の探索
  • 著者名/発表者名: 岡田卓, 八木健彦
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪府豊中市：大阪大学会館