パルスレーザーとダイヤモンドアンビルセルを用いた高圧高温下の水の熱拡散率計測

• 研究課題/領域番号: 24740356
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 木村 友亮 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 特定研究員 (50624540)
• 研究協力者: 桑山 靖弘 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 助教 (00554015) ; 大藤 弘明 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (80403864)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: ダイヤモンドアンビルセル / 氷惑星内部構造 / 融解 / 高温高圧実験 / 水 / アンモニア / 酸化マグネシウム / 高圧高温実験 / 相転移 / 熱拡散率

研究成果の概要

氷惑星内部物質の融点計測と熱拡散率計測のためのCO2レーザー加熱装置を開発した。この装置とダイヤモンドアンビルセルを用いて、氷、アンモニア及び酸化マグネシウムの高圧下の融点決定に成功した。これらの結果から、天王星や海王星といった氷惑星内部では、水は液体として存在している一方で、アンモニアは一部固体として存在していることが明らかになった。このことにより、惑星磁場の生成に関わるマントル内の非対流層は、これまで予想されていた水ではなく、固体のアンモニアで構成されている可能性が高いことが示された。

研究成果

• [雑誌論文] P-ρ-T measurements of H2O up to 260 GPa under laser-driven shock loading (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, N. Ozaki, T. Sano, T. Okuchi, T. Sano, K. Shimizu, K. Miyanishi, T. Terai, T. Kakeshita, M. French, R. Redmer, Y. Sakawa, and R. Kodama
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 142 号: 16 ページ: 164504-164504
  • DOI: 10.1063/1.4919052
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 超高圧下における酸化マグネシウムの屈折率計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮西宏併、尾崎典雅、丹下慶範、木村友亮、坂和洋一、佐野孝好、土屋卓久、兒玉了祐
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: 43 ページ: 41-45
  • NAID: 130007957078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Melting temperatures of H2O up to 72 GPa measured in a diamond anvil cell using CO2 laser heating technique (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, Y. Kuwayama, T. Yagi
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Physics 巻: 140 号: 7 ページ: 74501-74501
  • DOI: 10.1063/1.4865252
  • 査読あり
• [学会発表] Double-sided CO2-laser heating technique coupled with a diamond anvil cell apperatus (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, Y. Kuwayama, S. Ohnishi, H. Ohfuji, A. Shinozaki, S. Machida, H. Hirai, T. Irifune
  • 学会等名: Joint AIRAPT-25 and EHPRG-53 International Conference On High Pressure Science And Technology
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 2015-08-30 – 2015-09-04
• [学会発表] パルスCO2レーザーとダイヤモンドアンビルセルを用いたMgSiO3とMgOの融点計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村友亮、大藤弘明、西真之、入舩徹男
  • 学会等名: レーザー研シンポジウム2015
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス, 大阪
  • 年月日: 2015-04-08 – 2015-04-09
• [学会発表] GRCのCO2レーザー両側加熱装置を用いたMgOの融点計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村友亮、桑山靖弘、八木健彦、大藤弘明、西真之、入舩徹男
  • 学会等名: 第2回愛媛大学先進超高圧科学研究拠点(PRIUS)シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛大学城北キャンパス, 愛媛
  • 年月日: 2015-02-23 – 2015-02-24
• [学会発表] P-rho-T data for H2O up to 260 GPa under laser-driven shock loading (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, N. Ozaki, T. Sano, T. Okuchi, K. Shimizu, K. Miyanishi, T. Terai, T. Kakeshita, Y. Sakawa, R. Kodama
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] 30 GPa 5000 KまでのMgOの融点計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村友亮、大藤弘明、西真之
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス, 徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] CO2レーザーとダイヤモンドアンビルセルを用いた70 GPaまでの氷の融点計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村友亮、桑山靖弘、八木健彦
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス, 徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] レーザー駆動衝撃圧縮下の水の260 GPaまでのP-rho-T計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村友亮、尾崎典雅、佐野孝好、奥地拓生、清水克哉、宮西宏併、寺井智之、掛下知行、坂和洋一、兒玉了祐
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス徳島大学常三島キャンパス, 徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] 高温高圧下におけるマグネサイトとC-H-O還元流体の反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井川舜太、大藤弘明、木村友亮
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス, 徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] 液体試料の衝撃波圧縮による氷惑星内部状態の生成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 喜田美佳、尾崎典雅、奥地拓生、木村友亮、佐野孝好、Albertazzi Bruno、浅海雄人、池谷正太郎、小川剛史、佐藤友哉、宮西宏併、楊宗翰、坂和洋一、兒玉了祐
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス, 徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] H2Oを対象とした高圧実験研究から推測する惑星内部構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村友亮
  • 学会等名: 第1回DTAシンポジウム 星形成領域および星団環境での惑星の形成と進化
  • 発表場所: 国立天文台三鷹キャンパス, 東京
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-09-30
• [学会発表] H2OとD2Oのパワーレーザー衝撃圧縮による超高圧物性計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 奥地拓生, 尾崎典雅, 木村友亮, 喜田美佳, 小川剛史, 掛下知行, 宮西宏併, 佐野孝好, 佐野智一, 清水克哉, 寺井智之, 坂和洋一, 兒玉了祐
  • 学会等名: 平成25年度衝撃波シンポジウム
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] CO2レーザー加熱ダイヤモンドアンビルセル内で計測された水の70 GPaまでの融解曲線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村友亮, 桑山靖弘, 八木健彦
  • 学会等名: レーザー研シンポジウム2013
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] H2O-CH4-NH3混合液体のレーザー衝撃圧縮による惑星内部物質探査 (2014)
  • 著者名/発表者名: 奥地拓生, 尾崎典雅, 喜田美佳, 佐野孝好, 木村友亮, 小川剛史, 宮西宏併, 近藤良彦, Tsung-Han Yang, 池谷正太郎, 佐藤友哉, 佐野智一, 清水克哉, 寺井智之, 坂和洋一, 兒玉了祐
  • 学会等名: レーザー研シンポジウム2013
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] CO2レーザー両側加熱ダイヤモンドアンビルセルを用いたMgO-MgSiO3系の溶融実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大西里佳, 木村友亮, 桑山靖弘
  • 学会等名: JpGU Meeting 2014
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] Melting experiments on MgO at high pressures using a CO2 laser-heated diamond anvil cell (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, H. Ohfuji, M. Nishi
  • 学会等名: AOGS 11th Annual meeting
  • 発表場所: ロイトン札幌ホテル
• [学会発表] Melting temperatures of H2O up to 70 GPa measured in a CO2 laser-heated diamond anvil cell (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, Y. Kuwayama, T. Yagi
  • 学会等名: AOGS 11th Annual meeting
  • 発表場所: ロイトン札幌ホテル
• [学会発表] Melting temperature measurements of water using a laser-heated diamond anvil cell technique with CO2 laser (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, Y. Kuwayama
  • 学会等名: JpGU Meeting 2013
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] 高強度レーザーを用いたスーパーアース内部状態の生成と観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾崎典雅, 木村友亮, 奥地拓生, マルティンフレンチ, 掛下知行, 喜田美佳, 宮西宏併, ロナルドレドマー, 佐野孝好, 佐野智一, 清水克哉, 寺井智之, 兒玉了祐
  • 学会等名: JpGU Meeting 2013
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] 地球深部物質の高温高圧実験に向けたCO2レーザー両側加熱装置の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大西里佳, 木村友亮, 桑山靖弘
  • 学会等名: JpGU Meeting 2013
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] イオン性流体-プラズマ遷移領域における水および混合物の物性計測実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 喜田美佳, 尾崎典雅, 奥地拓生, 木村友亮, 佐野孝好, 坂和洋一, 兒玉了祐
  • 学会等名: JpGU Meeting 2013
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] Warm dense water in 100 GPa regime (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Ozaki, T. Kimura, T. Okuchi, T. French, M. Kakeshita, M. Kita, K. Miyanishi, R. Redmer, T. Sano, K. Shimizu, T. Terai, R. Kodama
  • 学会等名: APS-SCCM and AIRAPT-24 Joint Conference
  • 発表場所: Seattle, USA
• [学会発表] Hugoniot temperature measurements of Sapphire using laser induced decaying shocks (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sano, N. Ozaki, T Kimura, K. Miyanishi, R. Kodama, T. Tsuchiya, T. Sakaiya, K. Shigemori, T. Kadono, Y. Hironaka, M. Ikoma, T. Okuchi, T. Sekine
  • 学会等名: APS-SCCM and AIRAPT-24 Joint Conference
  • 発表場所: Seattle, USA
• [学会発表] 高圧下における水および混合物の物性計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 喜田美佳, 尾崎典雅, 奥地拓生, 木村友亮, 佐野孝好, 浅海雄人, 池谷正太郎, 浦西宏幸, 小川剛史, 近藤良彦, 佐藤友哉, 中塚和樹, 宮西宏併, 揚宗翰, 横山尚也, 坂和洋一, 兒玉了祐
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター
• [学会発表] Melting temperature measurements of water using a laser-heated diamond anvil cell technique with CO2 laser (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Kimura, Yasuhiro Kuwayama
  • 学会等名: 日本地球惑星連合 2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] 高強度レーザーを用いたスーパーアース内部状態の生成と観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 典雅、木村 友亮、奥地 拓生、マルティン フレンチ、掛下知之、喜田美佳、宮西 宏併、ロナルド レドマー、佐野 孝好、佐野智一、清水克哉、寺井智之、兒玉了祐
  • 学会等名: 日本地球惑星連合 2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] 地球深部物質の高温高圧実験に向けたCO2レーザー両側加熱装置の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大西 里佳、木村 友亮、桑山 靖弘
  • 学会等名: 日本地球惑星連合 2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] イオン性流体-プラズマ遷移領域における水および混合物の物性計測実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 喜田 美佳、尾崎 典雅、奥地拓生、木村友亮、佐野考好、坂和洋一、兒玉了祐
  • 学会等名: 日本地球惑星連合 2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
• [学会発表] CO2レーザーを用いた両側DAC加熱装置の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村友亮，桑山靖弘，大西里佳，町田真一，篠崎彩子，平井寿子
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学会館
• [学会発表] テラパスカル領域の溶融ダイヤとポストダイヤに関する実験的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 尾崎典雅，Gianluca Gregori, Alessandra Benuzzi-Mounaix, 犬伏雄一，関根利守，佐野智一，木村友亮，宮西宏併，浦西宏幸，Michel Koenig, David Riley, 佐野孝好，坂和洋一，兒玉了祐
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学会館
• [学会発表] レーザーショック下のシリコンにおける高速固体-固体相転移の直接観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 楊宗翰，尾崎典雅，横山尚也，佐野智一，曽田智史，木村友亮，宮西宏併，浅海雄人，浦西宏幸，佐野孝好，坂和洋一，廣瀬明夫，兒玉了祐
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学会館
• [学会発表] Melting temperature of water at high pressure measured in a laser-heated diamond anvil cell with CO2 laser (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Kimura, Yasuhiro Kuwayama
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [備考] 愛媛大学 地球深部ダイナミクス研究センター
  • URL: http://www.ehime-u.ac.jp/~grc/