| 研究概要 |
本研究により、下部マントルを構成する岩塩型(Mg,Fe)O固溶体とペロブスカイト型(Mg,Fe)SiO_3固溶体の導電機構と局所構造を明らかにする。より詳細な知見を得るためアナログ物質も合わせて研究する。3000℃の超高温下や26GPa1800℃の高圧下のような極端条件下での鉱物の合成、複素インピーダンス法や直流法を用いた電気伝導度の温度変化の測定を行った。回折法とEXAFS法による原子レベル構造の解析を行い、各手法を相補的に用いて地球内部物質及び地球内部関連物質の構造、電気伝導性などの物性の発現機構、原子の動的挙動の解明を試みている。○岩塩型(Mg,Fe)0固溶体は、3000℃近い高温でMgOを融解することで、(Mg,Fe)0固溶体単結晶と均一試料の合成に成功した。電気伝導度の測定を行い下部マントルの組成に近い(Mg_<0.8>Fe_<0.2>)0固溶体の伝導の活性化エネルギーは0.6eVで、ホッピングモデルで説明できる。高温域はポーラロンモデルで説明できることを明らかにした。○ペロブスカイト型(Mg,Fe,Al)(Si,Al)O_3固溶体単結晶合成を現在試みている。アナログ物質として、CaGeO3、NaMgF3、KMgF3、KNiF3などの単結晶の電気伝導度の精密測定に成功し、これらアナログ物質のBulkとしての結晶自身の導電機構を明かにした。高温ではイオン伝導性が顕著で、陰イオンが電荷のキャリアーである。伝導の活性化エネルギーは1eV前後で、融点近傍でも伝導度は10 ^<-2>S/mであった。
両相の固溶体単結晶のBulkのもつ性質では下部マントルの電気伝導度が説明できない可能性が高い。粒界や表面の電気伝導度上昇、組成の不均質性や共晶反応に伴われる電気伝導度の上昇など、固溶体結晶のBulkの性質以外の多成分多相系の組織検討が必要であると考えている。逆に、電気伝導度から下部マントルの構成物質の組織について重要な制限条件を与えることができる可能性を検討している。
|
