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2014 年度 実績報告書

超高圧条件下におけるケイ酸塩メルトの密度と粘性のその場測定

研究課題

研究課題/領域番号 25287111
研究機関東京大学

研究代表者

船守 展正  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70306851)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードSiO2ガラス / 塑性流動 / 粘性 / 密度 / ケイ酸塩メルト / 圧力誘起相転移
研究実績の概要

本研究の2年目にあたる平成26年度には、前年度に発見した高密度化SiO2ガラスの塑性流動について学術雑誌において発表した他、ダイヤモンドアンビルセル用のCO2レーザー加熱装置と試料観察光学系の高度化、および、小角X線散乱・X線回折同時測定装置の導入と立ち上げを行った。SiO2ガラスの流動性の変化の観察から、上部マントル深部の圧力条件で、ケイ酸塩メルトが低密度で高粘性の低圧相から高密度で低粘性の高圧相に相転移するというモデルを提唱した。CO2レーザー加熱装置に関しては、現在までに、アルゴン圧力媒体中のSiO2ガラスを加熱することが可能になっている。小角X線散乱・X線回折同時測定装置については、高エネルギー加速器研究機構・放射光科学研究施設のビームライン(BL-18C)に導入した。装置試験を兼ねて実施したクオーツに対する実験では、アモルファス化の過程をその場観察することに成功し、6回(もしくは3回)の対称性をもつ比較的強い信号が測定されるなど、興味深い実験結果が得られつつある。ただし、目的とするSiO2ガラスの4配位⇔6配位相転移の中間状態を観察するためには、更なる装置性能の向上が必要であり、現在、その準備を進めている。この装置を有効利用するため、地球惑星科学とは直接的には関係しないが、新規の共同研究としてイオン液体の構造の測定を行ったところ、数万気圧までの圧力領域で極めて大きな変化が観察された。この研究は、共同研究者を主著者とした論文としてまとめられ、学術雑誌に投稿中となっている。

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

高密度化SiO2ガラスの塑性流動について学術雑誌に発表することができた。小角X線散乱・X線回折同時測定装置の立ち上げもおおむね順調に進み、クオーツが加圧によってアモルファス化する過程をその場観察することにも成功している。

今後の研究の推進方策

これまで進めてきたCO2レーザー加熱装置と小角X線散乱装置の高度化を早急に完了させ、ケイ酸塩ガラス・メルトの測定を本格化させる。また、放射光施設に平成27年4月1日付で異動したので、その環境を活かして、新しくXAFS(X線吸収微細構造)分光にも取り組み、ケイ酸塩ガラス・メルトの化学の理解も図る。

次年度使用額が生じた理由

平成27年4月1日付での高エネルギー加速器研究機構への異動が決まり、異動先の実験室の状況などを勘案しながら、装置の整備を進める必要があった。

次年度使用額の使用計画

CO2レーザー加熱装置と小角X線散乱装置の高度化を早急に進める。また、新しく取り組むXAFS(X線吸収微細構造)分光のための整備を行う。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Solving the problem of inconsistency in the reported equations of state for h-BN2015

    • 著者名/発表者名
      D. Wakabayashi, N. Funamori
    • 雑誌名

      High Pressure Research

      巻: 35 ページ: 123-129

    • DOI

      10.1080/08957959.2015.1028931

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Muonium in stishovite: Implications for the possible existence of neutral atomic hydrogen in the Earth’s deep mantle2015

    • 著者名/発表者名
      N. Funamori, K. M. Kojima, D. Wakabayashi, T. Sato, T. Taniguchi, N. Nishiyama, T. Irifune, D. Tomono, T. Matsuzaki, M. Miyazaki, M. Hiraishi, A. Koda, R. Kadono
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: 8437

    • DOI

      10.1038/srep08437

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhanced plasticity of silica glass at high pressure2015

    • 著者名/発表者名
      D. Wakabayashi, N. Funamori, T. Sato
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 ページ: 014106

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.91.014106

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] WG報告「PFの将来計画」2015

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 学会等名
      研究・作業グループ「コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学(II)」第1回研究会
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県)
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] BL18Cにおける高圧下その場X線小角散乱測定2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤友子、若林大佑、西田圭佑、亀卦川卓美、船守展正
    • 学会等名
      第3回物構研サイエンスフェスタ
    • 発表場所
      筑波国際会議場エポカル(茨城県)
    • 年月日
      2015-03-17
  • [学会発表] 地球上部マントルにおけるマグマの密度と粘性の異常2015

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 学会等名
      第3回物構研サイエンスフェスタ
    • 発表場所
      筑波国際会議場エポカル(茨城県)
    • 年月日
      2015-03-17
    • 招待講演
  • [学会発表] X線小角散乱で見る高圧力下のイオン液体の構造変化2014

    • 著者名/発表者名
      浜谷望、高久真由美、山村実早保、若林大佑、西田圭佑、船守展正、佐藤友子、亀卦川卓美、阿部洋、吉村幸浩
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      2014-11-23
    • 招待講演
  • [学会発表] 「新放射光源施設における高圧ビームライン提案書」について2014

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      2014-11-23
  • [学会発表] 高圧下その場X線小角散乱による相転移中間状態の観察2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤友子、若林大佑、西田圭佑、横井雄行、亀卦川卓美、船守展正
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      2014-11-23
  • [学会発表] PF AR-NE7Aでの高圧下における弾性波速度測定2014

    • 著者名/発表者名
      西田圭佑、鈴木昭夫、若林大佑、柴崎裕樹、亀卦川卓美、船守展正
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      2014-11-23
  • [学会発表] ケイ酸塩メルトの中距離構造と密度・粘性の相転移的な圧力変化2014

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、船守展正、佐藤友子
    • 学会等名
      第55回高圧討論会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 年月日
      2014-11-22
  • [学会発表] Macroscopic and microscopic strain of SiO2 glass under uniaxial compression2014

    • 著者名/発表者名
      N. Funamori, D. Wakabayashi, T. Sato, T. Yagi
    • 学会等名
      IUCr2014
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2014-08-11
    • 招待講演
  • [学会発表] 大学人から見た物構研:過去、現在、そして未来へ2014

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 学会等名
      第2回物構研特別シンポジウム
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県)
    • 年月日
      2014-05-28
    • 招待講演
  • [学会発表] 室温におけるSiO2ガラスの巨大塑性変形2014

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、船守展正、佐藤友子
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 連合大会2014
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2014-05-01
  • [図書] 新放射光源施設における高圧ビームライン提案書2014

    • 著者名/発表者名
      大高理、船守展正(編)
    • 総ページ数
      71
    • 出版者
      日本高圧力学会 研究・作業グループ「コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学」

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公開日: 2016-06-01  

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