| 研究概要 |
本研究の目的は, 単結晶ダイヤモンドを凌ぐ硬度と高い断熱性能を持つナノ多結晶ダイヤモンド(NPD)をレーザー加熱ダイヤモンドアンビルセル(LHDAC)のアンビルとして使用し, 地球の中心核に相当する圧力条件下において, 従来のLHDACの限界を超える高温発生技術の開発を行うことである. さらに, その技術を高圧下における鉄の融解実験へ応用し, 200 GPa以上の圧力下における鉄の融解曲線を決定し, 核-マントル境界から内核における温度分布や地温勾配を明らかする. 昨年度は, NPDアンビルの断熱性能とレーザー加熱による高温発生効率を確認するために, 同一先端径(0.3mm)のNPDアンビル, および単結晶アンビルを用いて同一試料部構成で加熱テストを行い, それぞれの加熱効率の定量的データを収集した. 実験は大型放射光施設SPring-8のBL10XUビームラインにて行い, 放射光X線を用いて試料(純鉄)の溶融の様子も同時に観察した. 実験の結果, 約110GPaの圧力下において, 前者を用いた場合で最高5000K程度, 後者を用いた場合で〜2800Kの高温発生を観察し, 両者のレーザー加熱効率に明確な差があることを確認した. またNPDアンビルを用いた実験では, 約3000Kの温度条件において鉄の溶融を観察した. このようなメガバール条件下において5000Kを超える高温を発生させた研究例はほとんどなく, 地球中心核条件における実験的研究を進める上で, NPD-LHDACが高いポテンシャルを持つことを再認識した. 今後は, より先端径の小さなNPDアンビルを使用して200 GPaまでの圧力下における超高温発生を目指し, 広い圧力領域において鉄の溶融温度のデータを蓄積してゆきたい.
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