惑星形成・進化によって失われた元素のゆくえ：高圧高温実験からのアプローチ

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K17785
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 浜根 大輔 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員 (20579073)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ミッシングゼノン / 高圧 / マントル / クラスレート

研究実績の概要

地球や火星の大気や全岩組成は始源的隕石の組成とおおむね調和的であるが、惑星形成から現在に至るまでに選択的に欠損し所在不明となった元素もいくつか存在する。その行方不明の元素のうち、現在の大気中のキセノン(Xenon)は始源的隕石から想定される値を大幅に下回っており、以前から「Missing Xenon問題」として注目されてきた。本研究はこのMissing Xenon問題についてその解明に寄与することを目的とした。研究の開始期はキセノンと惑星深部に存在する代表的な鉱物との反応性を高圧高温条件下で模索した。鉱物試料についてはマントル物質であるオリビンや輝石を対象物質に選択し、化学組成についてもマグネシウムの端成分から、天然に存在するものに近似する化学組成の試料を用いて実験を行った。また鉄、ニッケル、レニウムなどの金属についても試料として用いた。実験条件の内、圧力については最大で70万気圧程度まで検討し、上部から下部マントル条件を想定した。温度に関しては最大で3000℃程度を発生させた。このようにして実験を行い、本研究で検討した範囲において、キセノンと鉱物（金属）との反応による化合物、および鉱物との固溶体（合金）は合成されないことが明らかとなった。また、近年に天然において複数のシリカクラスレートが海洋底に広く分布することが明らかとなり、それらはプレートテクトニクスによって深部へもたらされる可能性があることから、高圧高温下においてキセノンの反応性やガス交換の可能性も模索した。シリカクラスレートの基礎物性データの取得も同時に行われ、結果として二種類のシリカクラスレートについて、体積弾性率や相転移シーケンスを明らかにすることができた。キセノンとの反応性についても検討を行い、10万気圧までの条件において化学反応はなく、またガス交換も生じないことが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic properties of SmFe12-based magnets produced by spark plasma sintering method (2019)
  • 著者名/発表者名: Saito Tetsuji、Watanabe Fumiya、Nishio-Hamane Daisuke
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 773 ページ: 1018～1022
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.09.297
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effects of high pressure and superheating on the planar growth of Al3Ni phase in hypo-peritectic Al-30wt%Ni alloy (2019)
  • 著者名/発表者名: Wang X.H.、Wang H.W.、Zou C.M.、Wei Z.J.、Uwatoko Y.、Gouchi J.、Nishio-Hamane D.、Gotou H.
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 772 ページ: 1052～1060
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.09.079
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transmission electron microscopy study of the epitaxial association of hedenbergite whiskers with babingtonite (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagashima Mariko、Nishio-Hamane Daisuke
  • 雑誌名: Mineralogical Magazine 巻: 82 ページ: 23～33
  • DOI: 10.1180/minmag.2017.081.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant anomalous Nernst effect and quantum-critical scaling in a ferromagnetic semimetal (2018)
  • 著者名/発表者名: Sakai Akito、Mizuta Yo Pierre、Nugroho Agustinus Agung、Sihombing Rombang、Koretsune Takashi、Suzuki Michi-To、Takemori Nayuta、Ishii Rieko、Nishio-Hamane Daisuke、Arita Ryotaro、Goswami Pallab、Nakatsuji Satoru
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 14 ページ: 1119～1124
  • DOI: 10.1038/s41567-018-0225-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic and thermoelectric properties of melt-spun ribbons of Fe2XAl (X = Co, Ni) Heusler compounds (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito Tetsuji、Nishio-Hamane Daisuke
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 124 ページ: 075105～075105
  • DOI: 10.1063/1.5029868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aurihydrargyrumite, a Natural Au6Hg5 Phase from Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishio-Hamane Daisuke、Tanaka Takahiro、Minakawa Tetsuo
  • 雑誌名: Minerals 巻: 8 ページ: 415～415
  • DOI: 10.3390/min8090415
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Large enhancement of the spin Hall effect in Mn metal by Sn doping (2018)
  • 著者名/発表者名: Qu D.、Higo T.、Nishikawa T.、Matsumoto K.、Kondou K.、Nishio-Hamane D.、Ishii R.、Muduli P. K.、Otani Y.、Nakatsuji S.
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 2 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.2.102001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Kannanite, a new mineral from Kannan Mountain, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: NISHIO-HAMANE Daisuke、NAGASHIMA Mariko、OGAWA Nobuhiro、MINAKAWA Tetsuo
  • 雑誌名: Journal of Mineralogical and Petrological Sciences 巻: 113 ページ: 245～250
  • DOI: 10.2465/jmps.180103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of anti-perovskite-type carbides and nitrides from metal oxides and melamine (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirai Daigorou、Tanaka Hidetake、Nishio-Hamane Daisuke、Hiroi Zenji
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 8 ページ: 42025～42031
  • DOI: 10.1039/c8ra07581f
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of titanium and zirconium addition on magnetic properties of Sm2Fe17 melt-spun ribbons (2018)
  • 著者名/発表者名: Saito Tetsuji、Nishio-Hamane Daisuke
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 8 ページ: 056230～056230
  • DOI: 10.1063/1.5006225
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ionic Liquid Immobilized on Graphene-Oxide-Containing Palladium Metal Ions as an Efficient Catalyst for the Alkoxy, Amino, and Phenoxy Carbonylation Reactions (2018)
  • 著者名/発表者名: Gaikwad Vinayak V.、Saptal Vitthal B.、Harada Kei、Sasaki Takehiko、Nishio-Hamane Daisuke、Bhanage Bhalchandra M.
  • 雑誌名: ChemNanoMat 巻: 4 ページ: 575～582
  • DOI: 10.1002/cnma.201700384
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis and crystal chemistry of mukhinite, V-analogue of clinozoisite on the join Ca2Al3Si3O12(OH)-Ca2Al2VSi3O12(OH) (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagashima Mariko、Nishio-Hamane Daisuke、Nakano Nobuhiko、Kawasaki Toshisuke
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of Minerals 巻: 46 ページ: 63～76
  • DOI: 10.1007/s00269-018-0988-4
  • 査読あり
• [学会発表] 福島県御斎所鉱山産含水ヒ酸塩鉱物の再検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔、鈴木保光
  • 学会等名: 日本鉱物科学会2018年年会
• [学会発表] Compression behavior of chibaite and bosoite (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishio-Hamane Daisuke
  • 学会等名: XXII meeting of the International Mineralogical Association
  • 国際学会
• [学会発表] 鉱物といふもの (2018)
  • 著者名/発表者名: 浜根大輔
  • 学会等名: 固体化学フォーラム研究会
  • 招待講演