水素結合の対称化周辺圧力における内部構造変化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 25400507
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 栗林 貴弘 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20302086)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 水素結合の対称化 / 単結晶構造解析 / 高圧 / 高圧含水相 / 放射光Ｘ線回折 / δ-AlOOH / 圧力誘起相転移 / 含水素鉱物 / Al含有phase D / 放射光Ｘ線単結晶回折 / 単結晶Ｘ線回折 / 放射光

研究成果の概要

δ-AlOOHに対する高圧下その場放射光単結晶Ｘ線回折実験を行い，回折強度データの消滅則の変化から8 GPa付近で圧力誘起相転移を確認した．軸率の変化傾向が相転移圧力の前後で大きく変化している．回折強度データを収集し，相転移前後での結晶構造解析に成功した．結晶構造解析の結果，相転移前後で(i)空間群はP21nmからPnnmに変化すること，(ii)水素結合に関与するO-O距離が圧力変化に伴って著しく減少し，構造中の水素結合が強化されることなど多くの新事実が明らかとした．圧力誘起相転移は水素結合の対称化へ向けた水素原子の等価サイト間における無秩序配列により生じることが明白となった．

研究成果

• [雑誌論文] OH defects in synthetic xenotime (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe, T., Kuribayashi, T. and Nakamura, M
  • 雑誌名: European Journal of Mineralogy 巻: 28 号: 3 ページ: 641-648
  • DOI: 10.1127/ejm/2016/0028-2526
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of large and homogeneous single crystals of water-bearing minerals by slow cooling at deep-mantle pressures (2015)
  • 著者名/発表者名: Okuchi, T., Purevjav, N., Tomioka, N., Lin, J-F., Kuribayashi, T., Schoneveld, T., Hwang, H., Dunkel, K., Sakamoto, N., Kawasaki, N. and Yurimoto, H
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 100 ページ: 1483-1492
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of pressure-induced phase transition of δ-AlOOH by using single crystal synchrotron X-ray diffraction method (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuribayashi T., Sano-Furukawa A. and Nagase T.
  • 雑誌名: Phy. Chem. Miner 巻: 41 号: 4 ページ: 303-312
  • DOI: 10.1007/s00269-013-0649-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] (Al, H)-bridgmaniteおよびAl-rich phase Dの精密構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 栗林貴弘，井上徹，長瀬敏郎
  • 学会等名: 第3回愛媛大学先進超高圧科学研究拠点シンポジウム
  • 発表場所: 愛媛大学（松山）
  • 年月日: 2016-02-23
• [学会発表] 地球マントル中での水の挙動：シンクロトロン単結晶構造解析からのアプローチ (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗林貴弘, 中村友梨江, 長瀬敏郎, 井上徹
  • 学会等名: 東北放射光ワークショップ
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 年月日: 2015-12-14
• [学会発表] Phase D構造中へのAlの置換機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗林貴弘，井上徹，長瀬敏郎
  • 学会等名: 高圧討論会
  • 発表場所: 広島アステールプラザ（広島）
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] 高圧含水鉱物の合成とそのキャラクタリゼーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上徹，柿澤翔，C. Nao，藤野清志，栗林貴弘，長瀬敏郎，G. Steeve，肥後祐司，阪本直哉，圦本尚義，服部高典，佐野亜沙美
  • 学会等名: 高圧討論会
  • 発表場所: 広島アステールプラザ（広島）
  • 年月日: 2015-11-10
  • 招待講演
• [学会発表] Al-bearing phase Dの単結晶放射光X線構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗林貴弘，井上徹，長瀬敏郎
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] 合成モナズ石中のOH欠陥 (2015)
  • 著者名/発表者名: 阿部健康，栗林貴弘，中村美千彦
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] Alに富む含水ブリッジマナイトの含水量の圧力依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柿澤翔，井上徹，栗林貴弘，圦本尚義
  • 学会等名: 日本鉱物科学会年会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] The stability and water solubility of possible Al-bearing high pressure hydrous and nominally anhydrous minerals in the mantle (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue, S. Kakizawa, N. Cai, K. Fujino, T. Kuribayashi, T. Nagase, S. Greaux, Y. Higo, N. Sakamoto, and H. Yurimoto
  • 学会等名: Goldschmidt Conference
  • 発表場所: Prague, Czech (プラハ，チェコ共和国)
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] AlとＨを固溶したMgSiO3ペロブスカイトの単結晶回折実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗林貴弘，井上徹，藤野清志，長瀬敏郎
  • 学会等名: ＰＦシンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [学会発表] AlとHを含有するMgSiO3ペロブスカイト，bridgmaniteの結晶構造の精密化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 栗林貴弘，井上徹，藤野清志，長瀬敏郎
  • 学会等名: 日本高圧力学会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2014-11-24
• [学会発表] Mg端成分Bridgmanite, MgSiO3構造中へのAl3+とH+の置換機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 栗林貴弘，井上徹，藤野清志，長瀬敏郎
  • 学会等名: 日本結晶学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-11-03
• [学会発表] AlとHに富むMg-bridgmaniteの放射光X線単結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 栗林貴弘，井上徹，藤野清志，長瀬敏郎
  • 学会等名: 日本鉱物科学会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] δ-AlOOH構造のO-O距離変化と相転移 (2013)
  • 著者名/発表者名: 栗林貴弘，佐野(古川)亜沙美，長瀬敏郎
  • 学会等名: 日本結晶学会
  • 発表場所: 熊本
• [学会発表] 単結晶X 線法によるδ-AlOOH 相の圧力誘起相転移後の結晶構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 栗林貴弘，佐野(古川)亜沙美，長瀬敏郎
  • 学会等名: 日本高圧力学会
  • 発表場所: 新潟