研究課題
地震波観測により得られる地球核の密度や音速などは、数少ない核の直接的な情報である。これらと隕石などの研究から、地球の核は鉄を主成分とし、少量の軽元素を含むと考えられている。この軽元素の種類や量を解明するため、鉄や鉄合金の高温高圧下での密度や音速が測定され、観測値との比較がなされている。実験値と観測値を比較する際、”音速-密度”の関係がよく用いられる。この関係は、経験則として、温度・圧力に依存せず線形関係にあることが知られているが（バーチ則）、近年の理論的・実験的な研究により、高温では線形から逸脱することが指摘されている。しかしながら、測定手法などの問題もあり、バーチ則の温度依存性について共通の見解がまだ得られていない。そこで本研究では、バーチ則の温度依存性について定量的な議論を行うために、まずは固体鉄（bcc-Fe）の音速・密度を高温高圧下で測定した。温度依存性をより明確にするために、超音波法を用いて音速測定を行った。超音波法は、先行研究で測定されている縦波速度（Vp）だけでなく、温度依存性の大きな横波速度（Vs）も直接測定可能なため、バーチ則の温度依存性の明確な観察が期待出来る。実験は放射光施設SPring-8で行い、約7GPa、800Kまでの温度圧力条件で測定した。密度は高温高圧X線その場回折から求めた。本研究結果によると、bcc-FeはVp、Vs共に温度上昇と共に線形から下側に逸脱することが分かり、温度効果はVpよりVsの方が２倍程度大きいことが分かった。また、先行研究のFeSiと比較すると、bcc-Feの方が大きな温度依存性を持つことが分かった。この差は、bcc-FeとFeSiの熱膨張係数の違いにより生じていることが分かった。さらに、より高圧での測定を行うためにセル構成の改良も行い、現在、約15GPa（hcp-Fe）での測定まで行えるようになっている。
2: おおむね順調に進展している
初年度の研究として計画していたbcc-Feの音速・密度測定が成功し、国際誌への掲載が決まり、さらにセルの改良により、高圧での測定（hcp-Fe）の見通しが出来たため。
引き続きセルの改良を行いつつ、hcp-Feの高温高圧下での音速・密度測定を約20GPaまでの圧力範囲で行っていき、hcp-Feのバーチ則の温度依存性を明らかにしていく。また、これに加えて、核中の軽元素候補である水素の影響を明らかにするため、鉄水素化物（FeH）の音速・密度測定も行う。FeHの測定は、試料内部にFeとLiAlH4を入れ、LiAlH4の熱分解によって発生した水素を利用することで高温高圧下でFeHを合成し、測定を行う。これによって、核中の水素量の推定に繋げていく。
すべて 2016 2015
すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)
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