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高圧下中性子回折その場観察による金属水酸化物の水素結合の圧力応答の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24840019
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 岩石・鉱物・鉱床学
研究機関東京大学 (2013)
愛媛大学 (2012)

研究代表者

飯塚 理子  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), その他 (80632413)

研究期間 (年度) 2012-08-31 – 2014-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2013年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード高圧物質科学 / 中性子回折 / J-PARC / 水素結合 / 高圧装置開発 / 含水鉱物
研究概要

本研究は、大強度陽子加速器施設J-PARC(茨城県東海村)にある高圧中性子回折実験用ビームラインにおいて、含水鉱物の高圧下における水素結合の挙動と水素原子の位置を明らかにすることが目的である。そこで、まず短時間で高S/N比を持つ良質な中性子回折パターンを得ることができる高圧発生装置を改良し、含水鉱物のアナログ物質として知られる水酸化カルシウムCa(OD)2の新高圧相について、高圧下での中性子その場観察を世界で初めて試みた。
平成24年度は主に装置の開発を進めてきた。中性子実験のスケジュール調整と装置開発面での計画延長の必要が生じたことから、平成24年度経費の一部を25年度に繰越した。これにより、2013年内に申請者自身が実験責任者として採択された実験課題に沿って、J-PARCにある高温高圧ビームラインPLANET(BL11)にて中性子実験が実現した。また2013年夏には、フランスの中性子実験施設に遠征し、開発された本装置の一部をさらなる改良・実用化した実験にも参加し、非常に有益な機会も得た。J-PARCの実験では、申請者がこれまでに開発してきた高圧発生装置を持ち込み、この装置の有用性を示すことができたと同時に、Ca(OD)2の室温高圧相の回折パターンを測定することに初めて成功し、結晶構造と水素原子位置の詳細が明らかになった。また、別に6軸プレスを用いた中性子実験から得られたCa(OD)2の高温高圧相の結果も併せて、高圧相の相関係と水素結合の変化について考察し、同等の構造をもつ水酸化物の高圧下での振る舞いに関して、体系的な理解につながる知見を得た。この成果報告として、国内外の学会で発表を行った。さらに、学術雑誌Journal of Solid State Chemistryに論文を投稿し、非常によいコメントをいただき、現在そのリバイス段階にある。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Crystal structure of the high-pressure phase of calcium hydroxide, portlandite : In situ powder and single-crystal X-ray diffraction study2013

    • 著者名/発表者名
      R. lizuka T. Yagi, K. Komatsu, H. Gotou, T. Tsuchiya, K. Kusaba, H. Kagi
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 98 号: 8-9 ページ: 1421-1428

    • DOI

      10.2138/am.2013.4386

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An opposed-anvil-type apparatus with an optical window and a wide-angle aperture for neutron diffraction2012

    • 著者名/発表者名
      Riko IIZUKA, Takehiko YAGI, Hirotada GOTOU, Kazuki KOMATSU, Hiroyuki KAGI
    • 雑誌名

      HIGH PRESSURE RESEARCH

      巻: 32 号: 3 ページ: 430-441

    • DOI

      10.1080/08957959.2012.722213

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] PLANETでの高温高圧中性子回折その場観察によるportlanditeの水素位置決定

    • 著者名/発表者名
      飯塚理子, 永井隆哉, 佐野亜沙美, 瀬戸雄介, 栗林貴弘, 服部高典, 鍵裕之
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2013年度連合大会
    • 発表場所
      千葉県幕張市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高温高圧下での中性子回折実験によるポートランダイト中の水素位置の決定

    • 著者名/発表者名
      永井隆哉, 佐野亜沙美, 飯塚理子, 鍵裕之, 瀬戸雄介, 栗林貴弘, 服部高典
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2013年度連合大会
    • 発表場所
      千葉県幕張市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 中性子実験に向けた高温高圧セルの開発

    • 著者名/発表者名
      飯塚理子, 後藤弘匡, 八木健彦
    • 学会等名
      日本高圧力学会 第54回高圧討論会
    • 発表場所
      新潟県新潟市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Preferred orientation of lawsonite determined by deformation experiments at high pressure and temperature: Implications for low velocity layers in subduction zones

    • 著者名/発表者名
      R. Iizuka, V. Soustelle, N. Walte, D. J. Frost, T. Yagi
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2013 fall meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] J-PARC高圧中性子ビームライン(PLANET)の地球惑星科学への応用

    • 著者名/発表者名
      鍵裕之, 飯塚理子, 小松一生, 八木健彦, 永井隆哉, 井上徹, 佐野沙美, 服部高典
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2014年度連合大会
    • 発表場所
      横浜市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Ca(OD)2の高圧下での熱膨張

    • 著者名/発表者名
      永井隆哉, 佐野亜沙美, 飯塚理子, 鍵裕之, 服部高典
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2014年度連合大会
    • 発表場所
      横浜市
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-11-27   更新日: 2019-07-29  

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