ミュオンスピン回転法によるケイ酸塩鉱物中の水素の振る舞いの研究

• 研究課題/領域番号: 25610130
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2015); 東京大学 (2013-2014)
• 研究代表者: 船守 展正 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (70306851)
• 連携研究者: 小嶋 健児 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (60302759)
• 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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: ミュオンスピン回転法 / ミュオニウム / 中性水素原子 / ケイ酸塩鉱物 / マントル / スティショバイト / ケイ酸塩高圧相 / ペロフスカイト型 / ルチル型

研究成果の概要

ミュオンスピン回転法をケイ酸塩の高圧相に適用することで、地球マントル深部において、水素がケイ酸塩鉱物中に中性原子として存在する可能性を探索した。石英の高圧相鉱物であるスティショバイト中に注入した正ミュオンを調べたところ、電子1個を束縛したミュオニウムとして、構造中の小さく異方的な空隙に存在することが判明した。この発見は、水素が中性原子として存在する可能性を示唆し、水酸基として存在するとされてきた定説に一石を投じるものである。

研究成果

• [雑誌論文] Stability of the liquid state of imidazolium-based ionic liquids under high pressure at room temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshimura, M. Shigemi, M. Takaku, M. Yamamura, T. Takekiyo, H. Abe, N. Hamaya, D. Wakabayashi, K. Nishida, N. Funamori, T. Sato, and T. Kikegawa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 119 号: 25 ページ: 8146-8153
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b03476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solving the problem of inconsistency in the reported equations of state for h-BN (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Wakabayashi, N. Funamori
  • 雑誌名: High Pressure Research 巻: 35 号: 2 ページ: 123-129
  • DOI: 10.1080/08957959.2015.1028931
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Muonium in stishovite: Implications for the possible existence of neutral atomic hydrogen in the Earth's deep mantle (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori, K. M. Kojima, D. Wakabayashi, T. Sato, T. Taniguchi, N. Nishiyama, T. Irifune, D. Tomono, T. Matsuzaki, M. Miyazaki, M. Hiraishi, A. Koda, and R. Kadono
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 8437-8437
  • DOI: 10.1038/srep08437
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhanced plasticity of silica glass at high pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Wakabayashi, N. Funamori, and T. Sato
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 号: 1 ページ: 014106-014106
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.014106
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Equation of state for silicate melts : A comparison between static and shock compression (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Wakabayashi, N. Funamori, T. Sato, T. Sekine
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 41 号: 1 ページ: 50-54
  • DOI: 10.1002/2013gl058328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures and stabilities of cristobalite-helium phases at high pressures (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Matsui, T. Sato, N. Funamori
  • 雑誌名: American Mineralogist 巻: 99 号: 1 ページ: 184-189
  • DOI: 10.2138/am.2014.4637
  • 査読あり
• [雑誌論文] クオーツ型およびルチル型のSiO2中およびGeO2中のミュオンの電子状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 雑誌名: めそん 巻: 39 ページ: 31-32
• [雑誌論文] Differential strain and residual anisotropy in silica glass (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Funamori, T. Yagi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 114 号: 10 ページ: 103509-103509
  • DOI: 10.1063/1.4820263
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equation of state of silicate melts with densified intermediate-range order at the pressure condition of the Earth's deep upper mantle (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Wakabayashi
  • 雑誌名: Phys. Chem. Minerals 巻: 40 号: 4 ページ: 299-307
  • DOI: 10.1007/s00269-013-0571-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] 地球マントル中の中性水素原子 (2013)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 雑誌名: めそん 巻: 38 ページ: 44-48
• [学会発表] The possible existence of neutral atomic hydrogen in interstitial voids of silicates inferred from muon spin rotation spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori
  • 学会等名: Goldschmidt2016
  • 発表場所: Pacifico Yokohama （神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高強度レーザー誘起衝撃圧縮下における構造・反応ダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 一柳光平、川合伸明、深谷亮、福本恵紀、野澤俊介、関根康人、興野純、高木壮大、若林大佑、中村一隆、足立伸一、船守展正
  • 学会等名: 2015年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場エポカル（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] 極低エミッタンス中規模リングの具体例 (2016)
  • 著者名/発表者名: 原田健太郎、本田融、阪井寛志、船守展正、雨宮健太
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 柏の葉カンファレンスセンター（千葉県・柏市）
  • 年月日: 2016-01-10
• [学会発表] 長いアルキル鎖をもつイミダゾリウム系イオン液体［Cnmim］[BF4]の液体構造と結晶構造の比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜谷望、高久真由美、山村実早保、若林大佑、西田圭佑、船守展正、佐藤友子、亀卦川卓美、阿部洋、吉村幸浩
  • 学会等名: 第56回高圧討論会
  • 発表場所: JMSアステールプラザ（広島県・広島市）
  • 年月日: 2015-11-12
• [学会発表] フォトンファクトリーにおける高圧力科学の将来展望（'15） (2015)
  • 著者名/発表者名: 若林大佑、一柳光平、亀卦川卓美、船守展正
  • 学会等名: 第56回高圧討論会
  • 発表場所: JMSアステールプラザ（広島県・広島市）
  • 年月日: 2015-11-11
• [学会発表] PF BL-18Cにおける高圧下その場小角X線散乱測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子、若林大佑、重岡優希、西田圭佑、亀卦川卓美、船守展正
  • 学会等名: 第56回高圧討論会
  • 発表場所: JMSアステールプラザ（広島県・広島市）
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] MAX80の再整備：高圧下その場XAFS-XRD複合測定システムの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 若林大佑、亀卦川卓美、仁谷浩明、渡邉一樹、丹羽尉博、武市泰男、阿部仁、木村正雄、船守展正
  • 学会等名: 第56回高圧討論会
  • 発表場所: JMSアステールプラザ（広島県・広島市）
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] 単結晶シリカクラスレートの圧縮挙動 (2015)
  • 著者名/発表者名: 重岡優希、佐藤友子、若林大佑、西田圭佑、瀬戸雄介、船守展正
  • 学会等名: 第56回高圧討論会
  • 発表場所: JMSアステールプラザ（広島県・広島市）
  • 年月日: 2015-11-10
• [学会発表] PFにおける高圧XAFSの現状と今後の展望 (2015)
  • 著者名/発表者名: 若林大佑、船守展正
  • 学会等名: PF研究会「Ｘ線顕微分析の新展開：STXMから硬X線複合分析まで」
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2015-10-02
• [学会発表] 放射光で探る地球深部のマグマの構造と物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 高エネルギー加速器研究機構一般公開
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2015-09-06
  • 招待講演
• [学会発表] WG報告「PFの将来計画」 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 研究・作業グループ「コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学（II）」第1回研究会
  • 発表場所: 岐阜大学（岐阜県）
  • 年月日: 2015-03-26
• [学会発表] BL18Cにおける高圧下その場X線小角散乱測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子、若林大佑、西田圭佑、亀卦川卓美、船守展正
  • 学会等名: 第3回物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: 筑波国際会議場エポカル（茨城県）
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] 地球上部マントルにおけるマグマの密度と粘性の異常 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 第3回物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: 筑波国際会議場エポカル（茨城県）
  • 年月日: 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] X線小角散乱で見る高圧力下のイオン液体の構造変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浜谷望、高久真由美、山村実早保、若林大佑、西田圭佑、船守展正、佐藤友子、亀卦川卓美、阿部洋、吉村幸浩
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県）
  • 年月日: 2014-11-23
  • 招待講演
• [学会発表] 「新放射光源施設における高圧ビームライン提案書」について (2014)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県）
  • 年月日: 2014-11-23
• [学会発表] 高圧下その場X線小角散乱による相転移中間状態の観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子、若林大佑、西田圭佑、横井雄行、亀卦川卓美、船守展正
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県）
  • 年月日: 2014-11-23
• [学会発表] PF AR-NE7Aでの高圧下における弾性波速度測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西田圭佑、鈴木昭夫、若林大佑、柴崎裕樹、亀卦川卓美、船守展正
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県）
  • 年月日: 2014-11-23
• [学会発表] ケイ酸塩メルトの中距離構造と密度・粘性の相転移的な圧力変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 若林大佑、船守展正、佐藤友子
  • 学会等名: 第55回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県）
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] Macroscopic and microscopic strain of SiO2 glass under uniaxial compression (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori, D. Wakabayashi, T. Sato, T. Yagi
  • 学会等名: IUCr2014
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-11
  • 招待講演
• [学会発表] 大学人から見た物構研：過去、現在、そして未来へ (2014)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 第2回物構研特別シンポジウム
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県）
  • 年月日: 2014-05-28
  • 招待講演
• [学会発表] 室温におけるSiO2ガラスの巨大塑性変形 (2014)
  • 著者名/発表者名: 若林大佑、船守展正、佐藤友子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 連合大会2014
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • 年月日: 2014-05-01
• [学会発表] 報告2：挿入光源
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 研究・作業グループ「コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学」第3回研究会
  • 発表場所: 仙台市戦災復興記念館（宮城県）
  • 招待講演
• [学会発表] ルチル型SiO2・GeO2中のミュオンの電子状態
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 第5回MLFシンポジウム
  • 発表場所: 筑波国際会議場エポカル（茨城県）
  • 招待講演
• [学会発表] 塑性変形したSiO2中の偏差歪
  • 著者名/発表者名: 若林大佑、船守展正、佐藤友子
  • 学会等名: 第31回PFシンポジウム
  • 発表場所: 筑波国際会議場エポカル（茨城県）
• [学会発表] X線Talbot干渉計におけるビジビリティコントラストイメージング ～急峻なエッジの効果
  • 著者名/発表者名: 矢代 航、Olbinado Margie、Vagovic Patrik、名越健誠、佐藤友子、船守展正、兵藤一行、百生敦
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場（広島県）
• [学会発表] 放射光源の高輝度化と地球惑星科学の発展
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場（広島県）
  • 招待講演
• [学会発表] 多孔性シリカの圧縮挙動
  • 著者名/発表者名: 宮崎慶統、佐藤友子、畑隆大、若林大佑、船守展正
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県）
• [学会発表] 一軸圧縮下におけるSiO2ガラスの塑性変形
  • 著者名/発表者名: 若林大佑、船守展正、佐藤友子
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県）
• [学会発表] 岩石のX線位相イメージング
  • 著者名/発表者名: 佐藤友子、矢代 航、Olbinado Margie、Vagovic Patrik、名越健誠、百生敦、兵藤一行、船守展正
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県）
• [学会発表] 上部マントル深部条件におけるケイ酸塩メルトの密度：静的圧縮データと動的圧縮データの系統的な食い違い
  • 著者名/発表者名: 若林大佑、船守展正
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県）
• [学会発表] 高圧科学におけるコヒーレントX線回折イメージングの可能性
  • 著者名/発表者名: 福井宏之、浜根大輔、佐藤友子、船守展正
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県）
• [学会発表] 高輝度3GeV光源計画への高圧科学コミュニティからの要望
  • 著者名/発表者名: 鈴木昭夫、船守展正、石松直樹、大谷栄治
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県）
• [学会発表] コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学II：高輝度3GeV光源計画と高圧力科学
  • 著者名/発表者名: 大村彩子、船守展正
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県）
• [学会発表] 高圧下におけるクリストバライト‐ヘリウムI及びII相の結晶構造と安定性
  • 著者名/発表者名: 松井正典、佐藤友子、船守展正
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2013年年会
  • 発表場所: 筑波大学（茨城県）
• [学会発表] Equation of state for silicate melts: Static vs. shock compression
  • 著者名/発表者名: N. Funamori, D. Wakabayashi
  • 学会等名: Goldschmidt 2013
  • 発表場所: Florence, Italy
• [学会発表] 高圧下におけるクリストバライトへのヘリウムの固溶による体積及び結晶構造変化
  • 著者名/発表者名: 松井正典、佐藤友子、船守展正
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 連合大会2013
  • 発表場所: 千葉幕張メッセ国際会議場（千葉県）
• [図書] 新放射光源施設における高圧ビームライン提案書 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大高理、船守展正（編）
  • 総ページ数: 71
  • 出版者: 日本高圧力学会 研究・作業グループ「コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学」