| 研究課題/領域番号 |
18H05224
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
鍵 裕之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70233666)
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| 研究分担者 |
小松 一生 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50541942)
青木 勝敏 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 客員共同研究員 (30356331)
飯塚 理子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (80632413)
佐野 亜沙美 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 副主任研究員 (30547104)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| キーワード | 水素 / 地球深部 / 中性子回折 / 高圧 |
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| 研究実績の概要 |
地球深部、氷惑星・衛星内部には金属水酸化物、鉄水素化物、氷として水素が取り込まれている。水素という元素の多様な性質から、高圧高温あるいは高圧低温状態にある地球・惑星深部の物質は、常温常圧では想像できない挙動を示す。本研究では、主としてJ-PARC MLFの高圧中性子ビームラインで、申請者らが開発・導入した高圧装置の性能をさらに向上させ、氷の「未解決問題」、地球核で鉄水素化物の結晶構造と水素の固溶量、金属水酸化物の水素結合の対称化といった物質科学的な課題に取り組む。これらの問題に解答を与えることで、氷惑星・衛星の内部物性、地球核に溶け込んでいる軽元素、水素を取り込んだマントル鉱物の変形挙動などに、飛躍的な進歩をもたらすことを本研究の目標とする。
本年度は研究環境の整備を第一の目標に活動を進めた。具体的には東京大学に設置されているX線発生装置に単結晶X線構造解析用の新規検出器を設置し、ダイヤモンドアンビルを用いた高圧状態の試料からX線回折パターンをその場観察できるような環境を整えた。また、分担者の佐野が所属する日本原子力研究開発機構に微小部X線回折回折装置を導入し、J-PARCでの高温高圧実験で回収された試料のX線回折パターンを測定することができる環境を整えた。このほか、低温装置も導入し、低温高圧下での中性子回折測定を行うための装置環境も整えた。
新たに導入した実験装置から得られる研究成果は次年度以降となるが、含水鉱物の一つであるδAlOOHの高圧下での水素結合対称化、boehmite(γ- AlOOH)の高圧下で積層ディスオーダーなどを高圧下での中性子回折測定から観察した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
5年間の研究計画を進める上で基盤的な設備となるX線回折装置などの整備を進めることができ、研究成果も初年度から出版することができた。次年度に向けて質・量ともに充実した研究成果を得られる基盤が得られ、概ね順調に研究が進展したと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
高圧下での氷、含水鉱物、金属水素化物の構造解析には、X線回折、中性子回折の測定に加えて、振動スペクトルの測定が不可欠となる。特にOH振動に敏感な赤外吸収スペクトルの測定は有効であるため、次年度に高性能なFTIRの導入を計画した。これらの複合的な測定から本研究の目標にアプローチしていく計画である。
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