ヒメダイヤを用いたドリッカマー型装置の開発とポストペロブスカイト相境界の精密決定

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21740382
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 西山 宣正 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (10452682)
• キーワード: 下部マントル / ポストペロブスカイト

研究概要

平成23年度は、これまでに開発した実験技術を用いて、ヒメダイヤおよび焼結ダイヤモンドをアンビルに用いたドリッカマー型装置を、第3世代大型放射光施設SPring-8に持ち込み、高圧下における粉末X線回折実験を行い、また放射光を持ちない回収実験を行った。放射光実験をより効率的に行うために、ドリッカマー型装置を設置する実験ステージに改良を加え、その装置を取り外し・再設置する際の位置再現性を向上させた。加熱には外熱方式を試みた。入射および回折X線の透過性を考慮して、窒化ケイ素製のシリンダーをアンビルガイドに採用し、その外側から白金線ヒーターを用いて加熱を行った。白金線ヒーターには最大供給電力1600Wの直流電源を用いて電力を供給した。試料には、金、白金、MgOの圧力標準物質、および金と下部マントルに存在すると考えられる鉱物粉末の混合物を使用した。圧力標準物質を使用した実験では60GPa程度の圧力発生を確認した。鉱物粉末を用いた実験では、下部マントル最下部、ポストペロブスカイト相が存在すると考えられるD"層に相当する条件に到達することはできなかった。本研究課題に関係して、より高靱性で割れにくい高硬度材料の合成を試みた結果、ナノサイズの結晶粒径をもつ、スティショバイト焼結多結晶体の合成に成功した。この材質は最も硬度が高く、最も割れにくい酸化物材料の一つであることがわかり、今後の高圧発生技術への使用が期待される。この材質は産業上も有用だと考えられるので特許申請を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Texture and elastic strains in hcp-iron plastically deformed up to 17.5 GPa and 600 K : experiment and model (2012)
  • 著者名/発表者名: Merkel S, Gruson M, Wang Y, Nishiyama N, Tome C N
  • 雑誌名: Modelling Simul Mater Sci Eng 巻: 20 ページ: 024005
  • DOI: 10.1088/0956-0393/20/024005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase relations in boron at pressures up to 18 GPa and temeratures up to 2200℃ (2012)
  • 著者名/発表者名: Qin J, Irifune T, Dekura H, Ohfuji H, Nishiyama N, Lei L, Shinmei T
  • 雑誌名: Phys Rev B 巻: 85 ページ: 014107
  • DOI: 10.1103/PhyRevB.85.014107
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ stress-strain measurements in a deformation-DIA apparatus at P-T conditions of the upper part fo the mantle transition zone (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawazoe T, Nishihara Y, Ohuchi T, Nishiyama N, Higo Y, Funakoshi K, Irifune T
  • 雑誌名: Am Mineral 巻: 96 ページ: 1665-1672
  • DOI: 10.2138/am.2011.3818
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-pressure raman studies and heat capacity measurements on the MgSiO3 analogue CaIr_<0.5>Pt_<0.5>O_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirai S, Kojima Y, Ohfuji H, Nishiyama N, Irifune T, Klemme S, Bromiley G, Attfield P
  • 雑誌名: Phys Chem Minerals 巻: 38 ページ: 631-637
  • DOI: 10.1007/s00269-011-0435-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant negative thermal expansion in the iron perovskite SrCu_3Fe_4O_<12> (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamada I, Tsuchida K, Ohgushi K, Hayashi N, Kim J, Tsuji N, Takahashi R, Matsushita M, Nishiyama N, Inoue T, Irifune T, Kato K, Takata M, Takano M
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed 巻: 123 ページ: 6709-6712
  • DOI: 10.1002/ange.201102228
  • 査読あり
• [雑誌論文] High pressure and temperature fabric transitions in olivine and variations in upper mantle seismic anisotropy (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohuchi T, Kawazoe T, Nishihara Y, Nishiyama N, Irifune T
  • 雑誌名: Earth Planet Sci Lett 巻: 304 ページ: 55-63
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2011.01.015
  • 査読あり
• [学会発表] Phase relations in a harzburgite composition : implications for splitting of 660-km seismic discontinuity and seismic velocities in mantle transition zone (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Nishiyama, T.Kato, Y.Kinoshita, T.Irifune
  • 学会等名: American Geophysical Union, fall meeting 2011
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] 超高靭性高硬度を有するSiO2スティショバイト・ナノ多結晶体の合成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西山宣正、清家郷詩、入舩徹男、大藤弘明、河野義生、松下正史、高橋学
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 北海道札幌市
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] スティショバイト焼結多結晶体の合成とその物性測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西山宣正、清家郷詩、河野義生、根岸領、入舩徹男、山田幾也
  • 学会等名: 地球惑星連合2011年大会
  • 発表場所: 千葉県千葉市幕張
  • 年月日: 2011-05-25
• [産業財産権] スティショバイト焼結多結晶体及びその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 西山宣正, 入舩徹男
  • 権利者名: 愛媛大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-223844
  • 出願年月日: 2011-10-11