超高圧下におけるケイ酸塩ガラスの密度と構造のその場測定

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20340116
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 船守 展正 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (70306851)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 超高圧実験 / 非晶質物質 / SiO_2ガラス

研究概要

放射光X線を利用した超高圧実験の技術開発を行うことで、地球マントル深部に相当する100万気圧領域まで、SiO_2ガラスの密度と構造の圧力変化を明らかにした。得られた知見は、コア・マントル境界領域に滞留する重いマグマの仮説には否定的なものであった。また、SiO_2ガラスの中距離ネットワーク構造の空隙にヘリウムが大量に溶解することや、非静水圧条件下における塑性変形によりSiO_2ガラスの構造に大きな異方性が残留することなどの興味深い現象が発見された。

研究成果

• [雑誌論文] Pressure-induced structural change of intermediate-range order in poly(4-methyl-1-pentene) melt (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Chiba, N. Funamori, K. Nakayama, Y. Ohishi, S. M. Bennington, S. Rastogi, A. Shukla, K. Tsuji, and M. Takenaka
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 85 ページ: 021807
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevE.85.021807
• [雑誌論文] Compression behavior of densified SiO_2 glass (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Wakabayashi, N. Funamori, T. Sato, and T. Taniguchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 144103
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.84.144103
• [雑誌論文] In situ x-ray diffraction study on pressure-induced structural changes in hydrous forsterite and enstatite melts (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Yamada, T. Inoue, S. Urakawa, K. Funakoshi, N. Funamori, T. Kikegawa, and T. Irifune
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett 巻: 308 ページ: 115-123
  • DOI: DOI:10.1016/j.epsl.2011.05.036
• [雑誌論文] Helium penetrates into silica glass and reduces its compressibility (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Funamori, and T. Yagi
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: 2 ページ: 345
  • DOI: DOI:10.1038/ncomms1343
• [雑誌論文] High-pressure structural transformation of SiO_2 glass up to 100 GPa (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and N. Funamori
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 82 ページ: 184102
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.82.184102
• [雑誌論文] Density contrast between silicate melts and crystals in the deep mantle : An integrated view based on static-compression data (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori and T. Sato
  • 雑誌名: Earth Planet. Sci. Lett 巻: 295 ページ: 435-440
  • DOI: DOI:10.1016/j.epsl.2010.04.021
• [雑誌論文] High-pressure in situ structure measurement of low-Z noncrystalline materials with a diamond-anvil cell by an x-ray diffraction method (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Funamori, and T. Kikegawa
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 81 ページ: 043906
  • DOI: DOI:10.1063/1.3361037
• [雑誌論文] Comment on "Sixfold-coordinated amorphous polymorph of SiO2 under high pressure" Sato and Funamori reply (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori and T. Sato
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 102 ページ: 209604
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.102.209604
• [雑誌論文] Sixfold-coordinated amorphous polymorph of SiO2 under high pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and N. Funamori
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 101 ページ: 255502
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.101.255502
• [雑誌論文] High-pressure in situ density measurement of low-Z noncrystalline materials with a diamond-anvil cell by an x-ray absorption method (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and N. Funamori
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 79 ページ: 073906
  • DOI: DOI:10.1063/1.2953093
• [雑誌論文] A cubic boron nitride gasket for diamond-anvil experiments (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori and T. Sato
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 79 ページ: 053903
  • DOI: DOI:10.1063/1.2917409
• [学会発表] 石英ガラスの100GPa領域までの構造変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 西宮市
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] ナノビームによる極高圧下における惑星科学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: PF研究会「ERLサイエンスワークショップII」
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 20110427-28
• [学会発表] High-pressure behavior of SiO_2 glass (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, N. Funamori, T. Kikegawa, and T. Yagi
  • 学会等名: IUCr Commission on High Pressure 2010 Meeting
  • 発表場所: Gatlinburg, U. S. A
  • 年月日: 20101119-23
• [学会発表] Measurement of density and structure of disordered materials under high pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Funamori
  • 学会等名: Gordon Research Conference 2010, High Pressure Research at
  • 発表場所: Holderness, U. S. A
  • 年月日: 20100627-0702
• [学会発表] 高圧下におけるSiO_2ガラスの振る舞い:研究成果と計画 (2010)
  • 著者名/発表者名: 船守展正
  • 学会等名: 2010年度構造物性研究センター全体会議
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] The density and structure of SiO_2 glass under high pressure : Implications for silicate melts in the deep mantle (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sato and N. Funamori
  • 学会等名: AIRAPT-22
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20090726-31