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2010 年度 実績報告書

高圧下における水の鉱物への固定機構とダイナミカルな挙動

計画研究

研究領域高温高圧中性子実験で拓く地球の物質科学
研究課題/領域番号 20103002
研究機関北海道大学

研究代表者

永井 隆哉  北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (20243131)

研究分担者 赤坂 正秀  島根大学, 総合理工学部, 教授 (20202509)
深澤 裕  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (30370464)
佐野 亜沙美  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (30547104)
内海 渉  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究推進室長代理 (60193918)
栗林 貴弘  東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (20302086)
キーワード含水鉱物 / 高温高圧 / 中性子回折 / 結晶構造 / 水素結合 / 赤外吸収 / 熱重量測定 / 同位体
研究概要

1.熱重量測定によって、Ca(OH)2、Ca(OD)2の脱水反応の活性化エネルギーを決定した。その結果、両者の活性化エネルギーの差が、0-H、0-Dの結合エネルギーの差から予想されるよりはるかに小さいことが明らかになった。
2.Mg(OD)2の脱水温度までの中性子回折実験の結果から、脱水温度直下の温度では、水素原子の平均二乗変位が急激に大きく、異方的になることを明らかにした。
3.3価のマンガンと鉄を含む緑簾石グループの固溶体の水熱合成、構造解析に成功し、陽イオン分布と水素結合の結晶化学的関連を明らかにした。
4.天王星、海王星、冥王星等と同じ温度圧力条件下での高圧氷の中性子回折実験を可能にし、強誘電体特性を持つ高圧氷の結晶構造の議論が可能になった。
5.高密度含水ケイ酸塩鉱物相の一つであるSuper hydrous phase Bに対して、高圧下における単結晶X線回折実験による強度データの測定とME解析を行い、高圧下における結晶構造の精密化(水素位置の精密化を含む)と電子密度分布の可視化に取り組んだ。高圧下における結晶構造の精密化によって、0.7GPaと7.2GPaの条件で水素位置が精密化され、フーリエ合成により電子密度分布が観察された。
6.J-PARCの高圧中性子ビームラインPLANETに格子振動測定装置を導入し、中性子回折実験と格子振動測定が同時に行えるシステムを構築した。
7.高温高下での中性子回折実験を可能にするための高圧高温発生技術の開発、改良を行い、本研究が目的とする温度圧力条件の発生に最適な高圧セルの材料と構成がほぼ確立した。

  • 研究成果

    (41件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (28件)

  • [雑誌論文] Crystal chemistry of chromian pumpellyite from Osayama, Okayama Prefecture, Japan2010

    • 著者名/発表者名
      Hamada, M. Akasaka, M., Seto, S. and Makino, K
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 95 ページ: 1294-1304

    • DOI

      Doi:10.2138/am.2010.3376

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Annealing effects on hydrogen ordering in KOD-doped ice observed using neutron diffraction2010

    • 著者名/発表者名
      Arakawa M., Kagi H. and Fukazawa H
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Structure

      巻: 972 ページ: 111-114

    • DOI

      Doi:10.1016/j.molstruc.2010.02. 016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-induced spin transition in FeCO3-siderite studied by X-ray diffraction measurements2010

    • 著者名/発表者名
      Nagai Takaya
    • 雑誌名

      Journal of Physics ; Conference Series

      巻: 215

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synchrotron X-ray diffraction study for crystal structure of solid carbon dioxide CO2-V2010

    • 著者名/発表者名
      Seto Yusuke
    • 雑誌名

      Journal of Physics ; Conference Series

      巻: 215

    • 査読あり
  • [雑誌論文] X線回折実験における統合解析支援ソフトウエアーの開発2010

    • 著者名/発表者名
      瀬戸雄介
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術

      巻: 20 ページ: 269-276

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-induced amorphization of albitic plagioclase in an externally heated diamond anvil cell2010

    • 著者名/発表者名
      Tomioka Naotaka
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 37

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal chemistry of Mn2+, Sr-rich and REE-bearing piemontite from the Kamisugai mine in the Sambagawa metamorphic belt, Shikoku, Japan2010

    • 著者名/発表者名
      Nagashima Mariko
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      巻: 105 ページ: 142-150

    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray Rietveld and 57Fe Mossbauer studies of epidote and piemontite on the join Ca2Al2Fe3+Si3O12(OH)-Ca2Al2Mn3+Si3O12(OH) formed by hydrothermal synthesis2010

    • 著者名/発表者名
      Nagashima Mariko
    • 雑誌名

      American Mineralogist

      巻: 95 ページ: 1237-1246

    • 査読あり
  • [雑誌論文] X-ray single-crystal and optical spectroscopic study of chromian pumpellyite from Sarany, Urals, Russia2010

    • 著者名/発表者名
      Nagashima Mariko
    • 雑誌名

      Journal of Mineralogical and Petrological Sciences

      巻: 105 ページ: 187-193

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 粉末中性子回折による強誘電体の氷の研究;宇宙進化の謎解明を目指して2010

    • 著者名/発表者名
      深澤裕
    • 雑誌名

      Radioisotopes

      巻: 59 ページ: 239-249

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 中性子ビームによる氷天体の構造解明-強誘電性の発現と物質進化-2010

    • 著者名/発表者名
      深澤裕
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 52 ページ: 54-61

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CO2 motion in carbon dioxide deuterohydrate determined by applying maximum entropy method to neutron powder diffraction data2010

    • 著者名/発表者名
      Igawa Naoki
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids

      巻: 71 ページ: 899-905

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure and nuclear density distribution of LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2 analyzed by Rietveld/maximum entropy method2010

    • 著者名/発表者名
      Igawa Naoki
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society

      巻: 93 ページ: 2144-2146

    • 査読あり
  • [学会発表] Neutron powder diffraction studies of ice and portlandite at the WAND2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukazawa
    • 学会等名
      WAND users meeting at Oak Ridge National Laboratory
    • 発表場所
      Oak Ridge National Lab.(米国)
    • 年月日
      2011-03-11
  • [学会発表] Neutron diffraction study on wadsleyite : H sites for "an ocean in the Earth's interior"2011

    • 著者名/発表者名
      Sano Asami
    • 学会等名
      GCOE symposium 2011
    • 発表場所
      愛媛大学(松山市)
    • 年月日
      2011-02-15
  • [学会発表] 中性子回折実験用各種高圧発生装置の圧力発生試験2011

    • 著者名/発表者名
      佐野亜沙美
    • 学会等名
      第2回MLFシンポジウム
    • 発表場所
      エポカル(茨城県)
    • 年月日
      2011-01-17
  • [学会発表] 単結晶X線法による5.7GPaまでの高圧力下におけるsuper hydrous phase B中の水素位置とMEMによるその可視化について2010

    • 著者名/発表者名
      栗林貴弘
    • 学会等名
      日本結晶学会
    • 発表場所
      大阪大学(吹田市)
    • 年月日
      2010-12-04
  • [学会発表] X線回折実験による高圧下における水素位置の推定-super B相について2010

    • 著者名/発表者名
      栗林貴弘
    • 学会等名
      日本高圧力学会
    • 発表場所
      戦災復興記念館(宮城県)
    • 年月日
      2010-10-22
  • [学会発表] 含水鉱物の脱水反応へのHとDの置換効果2010

    • 著者名/発表者名
      永井隆哉
    • 学会等名
      日本高圧力学会
    • 発表場所
      戦災復興記念館(宮城県)
    • 年月日
      2010-10-21
  • [学会発表] 米国パルス中性子施設SNSのSNAPにおける高圧中性子実験2010

    • 著者名/発表者名
      佐野亜沙美
    • 学会等名
      日本高圧力学会
    • 発表場所
      戦災復興記念館(宮城県)
    • 年月日
      2010-10-20
  • [学会発表] 中性子および赤外線による氷結晶の構造解明と惑星科学への応用2010

    • 著者名/発表者名
      荒川雅
    • 学会等名
      日本惑星科学会
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市)
    • 年月日
      2010-10-09
  • [学会発表] 強誘電性氷の生成を促すメモリー効果の発見2010

    • 著者名/発表者名
      荒川雅
    • 学会等名
      日本雪氷学会
    • 発表場所
      東京エレクトロンホール宮城(宮城県)
    • 年月日
      2010-09-27
  • [学会発表] 熱重量測定による脱水反応速度への同位体効果2010

    • 著者名/発表者名
      永井隆哉
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      島根大学(松江市)
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] 島根県隠岐の島大久地域のマントルゼノリス中のかんらん石のFeの酸化数2010

    • 著者名/発表者名
      江島輝美
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      島根大学(松江市)
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] メリライトの4配位席におけるFe3+の分布および変調構造の関係2010

    • 著者名/発表者名
      濱田麻希
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      島根大学(松江市)
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] 島根県浜田市長浜産黄長石霞石玄武岩中のネフェリンとメリライト2010

    • 著者名/発表者名
      濱田麻希
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      島根大学(松江市)
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] Ca単斜輝石の6配位席と4配位席おけるFe3+とGa36+の分布2010

    • 著者名/発表者名
      赤坂正秀
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      島根大学(松江市)
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] 上須戒鉱山産のMn2+とSrに富む紅簾石の結晶化学的研究2010

    • 著者名/発表者名
      永嶌真理子
    • 学会等名
      日本鉱物科学会
    • 発表場所
      島根大学(松江市)
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] Neutron diffraction study of hydrogen-ordered ice XI2010

    • 著者名/発表者名
      Arakawa Masashi
    • 学会等名
      12th International Conference on Physics and Chemistry of ice
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2010-09-09
  • [学会発表] Structure and Properties of Ferroelectric Water Ices-accelerating evolution of icy grain-2010

    • 著者名/発表者名
      Fukazawa Hiroshi
    • 学会等名
      12th International Conference on Physics and Chemistry of ice
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2010-09-07
  • [学会発表] High pressure neutron diffraction experiment at SNAP2010

    • 著者名/発表者名
      佐野亜沙美
    • 学会等名
      The 3rd YESA workshop
    • 発表場所
      愛媛大学(松山市)
    • 年月日
      2010-09-02
  • [学会発表] Formation of a perovskite solid solution between MgSiO3 and MnSiO3 at the lower mantle condition2010

    • 著者名/発表者名
      Nagai Takaya
    • 学会等名
      the 20th General Meeting of International Mineralogical Association
    • 発表場所
      Eotvos Lorand Univ.(ハンカリー)
    • 年月日
      2010-08-26
  • [学会発表] Oxidation state of Fe and precipitates in olivine from scoria and lava of Kasayama volcano, Yamaguchi, Japan2010

    • 著者名/発表者名
      Ejima Terumi
    • 学会等名
      the 20th General Meeting of International Mineralogical Association
    • 発表場所
      Eotvos Lorand Univ.(ハンガリー)
    • 年月日
      2010-08-24
  • [学会発表] X-ray and neutron Rietveld study of synthetic Ca2A13-pMn3+pSi3O12(OD)-piemontite2010

    • 著者名/発表者名
      Akasaka Masashi
    • 学会等名
      the 20th General Meeting of International Mineralogical Association
    • 発表場所
      Eotvos Lorand Univ.(ハンガリー)
    • 年月日
      2010-08-21
  • [学会発表] Chrystal chemistry of chromian pumpellyite from Osayama, Okayama Prefecture, Japan2010

    • 著者名/発表者名
      Hamada Maki
    • 学会等名
      the 20th General Meeting of International Mineralogical Association
    • 発表場所
      Eotvos Lorand Univ.(ハンカリー)
    • 年月日
      2010-08-21
  • [学会発表] 様々な不純物を添加した氷XIの生成と水素秩序化のメモリー効果2010

    • 著者名/発表者名
      荒川雅
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県)
    • 年月日
      2010-05-24
  • [学会発表] 惑星に存在する複数の強誘電体の氷2010

    • 著者名/発表者名
      深澤裕
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県)
    • 年月日
      2010-05-24
  • [学会発表] 熱重量測定によるCa(OH)2とCa(OD)2の脱水反応の速度論的解析2010

    • 著者名/発表者名
      永井隆哉
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県)
    • 年月日
      2010-05-23
  • [学会発表] X-ray and neutron Rietveld refinement of Ca2Al3-pMn3+pSi3O12(OD)-piemontite2010

    • 著者名/発表者名
      赤坂正秀
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県)
    • 年月日
      2010-05-23
  • [学会発表] Refinement of hydrogen positions in super B at 1.0 and 3.5 GPa using ME analysis with single crystal diffaction data2010

    • 著者名/発表者名
      栗林貴弘
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県)
    • 年月日
      2010-05-23
  • [学会発表] 量子ビームで探る宇宙の氷・地球の水2010

    • 著者名/発表者名
      深澤裕
    • 学会等名
      第107回水科学研究会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2010-04-24

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公開日: 2013-06-26  

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