フェムト秒レーザーＬＩＢＳによる高温高圧その場組成分析法の開発

• 研究課題/領域番号: 23244104
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 岡山大学
• 研究代表者: 神崎 正美 岡山大学, 地球物質科学研究センター, 教授 (90234153)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 43,030千円 (直接経費: 33,100千円、間接経費: 9,930千円); 2013年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2012年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2011年度: 31,850千円 (直接経費: 24,500千円、間接経費: 7,350千円)
• キーワード: geofluid / chemical analysis / in-situ / LIBS / diamond anvil cell / plasma / spectroscopy / pulse laser / 高温高圧 / 流体 / その場観察 / レーザー誘起プラズマ / ダイヤモンドアンビル / ブレークダウン分光法 / 地殻流体 / マグマ / プラズマ発光分光 / 高圧その場測定 / 元素分配 / 化学分析 / 分光 / その場測定 / 高温高圧実験

研究概要

スラブの脱水に伴う地殻流体は多くのケイ酸塩成分を溶かし込んでいるが、急冷することが困難であり、その組成を詳しく決めることは困難である。本研究では高温高圧その場分析法を開発することを試みた。提案する方法は、パルスレーザーをダイヤモンドアンビルセル中の試料内に集光し、プラズマし、冷えて中性原子に戻る際に発光スペクトルを観察する。原子固有のピークが観察して、化学組成を決める。このアイデアを実現するために、本研究費で外熱式ダイヤモンドアンビルセル、分光器、ゲート付き検出器とピコ秒レーザーを導入した。高温高圧の流体を生成することは出来ているが、そのレーザー誘起プラズマ分光測定にまでは至っていない。

研究成果

• [雑誌論文] Pressure-driven liquid-liquid transformations and corresponding bizzare viscosity behavior, ed. H. Eugene Stanley, in "Liquid Polymorphism" (2013)
  • 著者名/発表者名: Brazhkin, V.V., Katayama, Y., Kanzaki, M. and Lyapin, A.G.
  • 雑誌名: Advances in Chemical Physics (Wiley.) 巻: Vol.152 ページ: 29-50
• [雑誌論文] Pressure-driven liquid-liquid transformations and corresponding bizzare viscosity behavior (2013)
  • 著者名/発表者名: Brazhkin, V.V., Katayama, Y., Kanzaki, M. and Lyapin, A.G.
  • 雑誌名: Advances in Chemical Physics 巻: 152 ページ: 29-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of Zn2SiO4 III and IV synthesized at 6.5–8 GPa and 1,273 K (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, M. Kanzaki, X. Xue
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 40 号: 6 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1007/s00269-013-0584-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Raman and NMR spectroscopic characterization of high-pressure K-cymrite (KAlSi3O8.H2O) and its anhydrous form (kokchetavite) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanzaki, M., X. Xue, J. Amalberti and Q. Zhang
  • 雑誌名: J. Mineral. Petrol. Sci 巻: 107 ページ: 114-119
• [雑誌論文] Distinct 29Si MAS NMR peaks from Si-Al permutation on neighboring T sites of unequal Si-O-T angles : Direct evidence from J-resolved experiment on K-cymrite (KAlSi3O8.H2O) (2012)
  • 著者名/発表者名: Xue, X. and M. Kanzaki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 ページ: 10714-10722
• [雑誌論文] Structural characterization of moganite-type AlPO4 by NMR and powder X-ray diffraction (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanzaki, M. and X. Xue
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 51 ページ: 6164-6172
• [雑誌論文] Separation of supercritial slab-fluids to form aqueous fluid and melt components in subduction zone magmatism (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, T., M. Kanzaki, K. Mibe, K.N. Matsukage and S. Ono
  • 雑誌名: Proc. Nat. Acad. Sci 巻: 109 ページ: 18695-18700
• [雑誌論文] Measurements of density distribution around Vickers indentation on commercial aluminoborosilicate and soda-lime silicate glasses by using micro Raman spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., H. Yamazaki, S. Yoshida, J. Matsuoka and M. Kanzaki
  • 雑誌名: Journal of Non-Crystalline Solids 巻: 358 ページ: 3473-3480
• [雑誌論文] Raman and NMR spectroscopic characterization of high-pressure K-cymrite (KAlSi3O8.H2O) and its anhydrous form (kokchetavite) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanzaki, M., X. Xue, J. Amalberti and Q. Zhang
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 107 号: 19 ページ: 114-119
  • DOI: 10.1021/jp3008859
  • 査読あり
• [雑誌論文] Separation of supercritial slab-fluids to form aqueous fluid and melt components in subduction zone magmatism (2012)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, T., Kanzaki, M., Mibe, K., Matsukage, K. N., Ono, S.
  • 雑誌名: Proc. Nat. Acad. Sci. USA 巻: 109 号: 46 ページ: 18695-18700
  • DOI: 10.1073/pnas.1207687109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Raman and NMR spectroscopic characterization of high-pressure K-cymrite (KAlSi3O8.H2O)and its anhydrous form (kokchetavite) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanzaki, M., Xue, X.
  • 雑誌名: J.Mineral.Petrol.Sci. 巻: 107(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced structural transformations and the anomalous behavior of the viscosity in network chalcogenide and oxide melts (2011)
  • 著者名/発表者名: Brazhkin, V.V., Y. Katayama, M. Kanzaki, M.V. Koudrin and A.G. Lyapin
  • 雑誌名: JETP Letters 巻: 94 ページ: 161-170
• [学会発表] Spectroscopic study of CO_{2}-bearing magmas,Geofluid 3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kanzaki, M. and Xue, X
  • 学会等名: Nature and dynamics of fluids in subduction zones
  • 発表場所: Tokyo Inst. Technology
• [学会発表] Spectroscopic study of CO_{2}-bearing magmas (2014)
  • 著者名/発表者名: Masami Kanzaki, Xianyu Xue
  • 学会等名: Geofluid 3: Nature and dynamics of fluids in subduction zones
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 酸素欠損カルシウム・アルミニウム・ケイ酸塩ペロブスカイトの結晶化学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神崎正美・薛献宇・Shufang, Nie
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張(千葉)
• [学会発表] ケイ酸塩メルトへの二酸化炭素の溶解機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神崎正美・薛献宇
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張(千葉)
• [学会発表] ケイ酸塩メルトへの二酸化炭素の溶解機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 神崎正美・薛献宇
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] 第一原理計算によるNMRパラメータの予測 : K-cymriteとAlPO4多形 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神崎正美・薛献宇
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張(千葉)
• [学会発表] アルカリケイ酸塩メルト(ガラス)における水の溶解機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 薛献宇・神崎正美
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2012年度年会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Breakdown of a common notion for 29Si NMR of aluminosilicates : Information from J-resolved and CPMG measurements. Nov. 9, oral (L13) (2012)
  • 著者名/発表者名: Xianyu Xue and Masami Kanzaki
  • 学会等名: 第51回NMR 討論会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市ウインクあいち
• [学会発表] Water speciation in sodium silicate glasses (quenched melts) : A comprehensive NMR study Dec. 7, oral (V53F-07) (2012)
  • 著者名/発表者名: Xianyu Xue, Masami Kanzaki and James Eguchi
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] K-cymrite (KAlSi3O8*H2O)とその無水相のラマン分光 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神崎正美・薛献宇, J.Amalberti, Q.Zhang
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2011年大会
  • 発表場所: 茨城大学(茨城県)
  • 年月日: 2011-09-10
• [学会発表] モガナイト構造を持つ高圧AlPO4相について (2011)
  • 著者名/発表者名: 神崎正美・薛献宇
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2011年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
  • 年月日: 2011-05-25
• [学会発表] K-cymrite(KAlSi3O8*H2O)とその無水相のラマン分光 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神崎正美,薛献宇,J. Amalberti, Q. Zhang
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2011年大会
  • 発表場所: 水戸
• [学会発表] K-cymriteの構造と特異な29Si NMR特徴 (2011)
  • 著者名/発表者名: 薛献宇,神崎正美
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2011年大会
  • 発表場所: 水戸
• [学会発表] High-Pressure Phase Transitions in AlPO4 from First-Principles
  • 著者名/発表者名: Wang R. and M. Kanzaki
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉）
• [学会発表] 第一原理計算によるNMRパラメータの予測：K-cymriteとAlPO4多形
  • 著者名/発表者名: 神崎正美・薛献宇
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉）
• [学会発表] The crystal structures of two Zn2SiO4 high-pressure polymorphs
  • 著者名/発表者名: Liu, X., M. Kanzaki, X. Xue
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉）
• [学会発表] Ca2AlSiO5.5欠陥ペロブスカイト低圧相の結晶構造
  • 著者名/発表者名: 神崎正美・薛献宇・Wu, Ye
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉）
• [学会発表] アルカリケイ酸塩メルト（ガラス）におけ る水の溶解機構
  • 著者名/発表者名: 薛献宇・神崎正美
  • 学会等名: 鉱物科学会2012年会
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Breakdown of a common notion for 29Si NMR of aluminosilicates: Information from J-resolved and CPMG measurements
  • 著者名/発表者名: Xianyu Xue and Masami Kanzaki
  • 学会等名: 第５１回NMR討論会
  • 発表場所: 名古屋市ウインクあいち
• [学会発表] Water speciation in sodium silicate glasses (quenched melts): A comprehensive NMR study,
  • 著者名/発表者名: Xianyu Xue, Masami Kanzaki and James Eguchi
  • 学会等名: AGU fall meeting 2012
  • 発表場所: サンフランシスコ
• [備考]
  • URL: http://www.misasa.okayama-u.ac.jp/~masami/
• [備考]
  • URL: http://www.misasa.okayama-u.ac.jp/~masami/pukiwiki/
• [備考] Kanza-wiki
  • URL: http://www.misasa.okayama-u.ac.jp/~masami/pukiwiki/index.php?FrontPage
• [備考]
  • URL: http://www.misasa.okayama-u.ac.jp/~masami/pukiwiki/