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2016 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
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

船守 展正  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (70306851)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2018-03-31
キーワードSiO2ガラス / 相転移 / 中間状態 / X線小角散乱 / 液体ヨウ素 / X線吸収微細構造
研究実績の概要

本研究では、平成27年度までに、SiO2ガラスの二相混合状態の存在の実証という大きな成果が得られた。これは、高エネルギー加速器研究機構(KEK)・放射光科学研究施設(PF)のビームラインBL-18Cに設置した高圧下その場小角X線散乱装置の高度化により、世界で初めて、SiO2ガラスの4配位⇔6配位相転移において、二相のサブナノメートルスケールのドメインで構成される中間状態を確認したものである。平成28年度は、この結果を論文にまとめて公表することを最優先に進め、8月に学術雑誌に投稿したが、現在も改訂稿のレビューが続いている。当初、平成28年度を本研究の最終年度として予定していたが、この重要な成果が正式な形で公表できていないこともあり、本研究の1年間の延長を申請した(延長申請は承認されている)。小角X線散乱を利用した新しい試みとして、水ガラス(ケイ酸ナトリウム水溶液)や含水ガラスを対象とした実験を開始している。無水のガラスには存在しない大きなスケールの不均質が検出されるなど、新しい知見が得られつつあるので、延長期間を利用して実験を本格化させ、理解を深める計画である。一方、平成27年度にKEK・PFのビームラインAR-NE5Cに整備したXAFS(X線吸収微細構造)分光システムを利用し、従来からのXRD(X線回折)システムと組み合わせて、高温高圧下その場XAFS-XRD複合測定を実施することで、液体ヨウ素の分子解離と金属化に関する研究を進めた。現在、実験結果を論文にまとめて学術雑誌に投稿中である。今後、システムを高度化して、ケイ酸塩を対象とした実験を実施する計画である。これまでのSiO2ガラスに関する一連の成果は、日本セラミックスの協会誌に解説記事(依頼原稿)として掲載される予定である。

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

高エネルギー加速器研究機構・放射光科学研究施設の二つのビームライン(BL-18CとAR-NE5C)において開発してきた高圧下その場小角X線散乱測定と高温高圧下その場X線吸収微細構造分光-X線回折複合測定のシステムが順調に稼働し始めたことは極めて大きな進展といえる。一方で、それらを利用して得られた成果が未だ論文として公表できていない点は不十分と言わざるを得ない。(現在、二編の論文を投稿中である。)

今後の研究の推進方策

投稿中の二編の論文を早期に公表できるよう努力する。また、含水系のケイ酸塩の高圧下その場小角X線散乱測定、希土類元素(およびその化合物)の高温高圧下その場X線吸収微細構造分光-X線回折複合測定を進める。

次年度使用額が生じた理由

平成27年4月に現所属機関に異動後、特に平成28年度より、所属機関が運営する放射光施設の将来計画を推進する役割を担うことになった。大学共同利用に供される施設の将来計画は個人研究に優先するとの考えから本研究のエフォートを下げざるを得なかった。

次年度使用額の使用計画

主に放射光実験の消耗品費や成果公表のための経費として使用する。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] 放射光によるSiO2ガラスの構造と物性の高圧下その場観察2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤友子、船守展正
    • 雑誌名

      セラミックス

      巻: 52 ページ: 352-356

  • [雑誌論文] Towards a consensus on the pressure and composition dependence of sound velocity in the liquid Fe-S system2016

    • 著者名/発表者名
      K. Nishida, A. Suzuki, H. Terasaki, Y. Shibazaki, Y. Higo, S. Kuwabara, Y. Shimoyama, M. Sakurai, M. Ushioda, E. Takahashi, T. Kikegawa, D. Wakabayashi, N. Funamori
    • 雑誌名

      Physics of the Earth and Planetary Interiors

      巻: 257 ページ: 230-239

    • DOI

      10.1016/j.pepi.2016.06.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 衝撃圧縮下における不均一状態の観察2016

    • 著者名/発表者名
      一柳光平、野澤俊介、船守展正
    • 雑誌名

      KEK放射光 Conceptual Design Report ver. 1

      巻: N/A ページ: 211-213

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高温高圧下におけるメルトの相転移と粘性の変化2016

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 雑誌名

      KEK放射光 Conceptual Design Report ver. 1

      巻: N/A ページ: 222-223

    • オープンアクセス
  • [学会発表] 「P-V-T-dε/dt 構造物性」プロジェクト2017

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 学会等名
      CMRC全体会議
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構東海キャンパス(茨城県・東海村)
    • 年月日
      2017-03-24
  • [学会発表] シリカガラスの圧力誘起構造相転移と相転移中間状態2017

    • 著者名/発表者名
      船守展正
    • 学会等名
      第4回放射光・中性子によるセラミックス原子相関解析研究会(日本セラミックス協会)
    • 発表場所
      日本大学(東京都・千代田区)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 高圧下における液体ヨウ素のXAFS-XRD複合測定2017

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、亀卦川卓美、仁谷浩明、渡邉一樹、丹羽尉博、武市泰男、阿部仁、木村正雄、船守展正
    • 学会等名
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2017-03-14
  • [学会発表] 高強度レーザー衝撃圧縮ナノ秒時間分解XRD測定システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      高木壮大、一柳光平、深谷亮、野澤俊介、川合伸明、中村一隆、興野純、船守展正、足立伸一
    • 学会等名
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2017-03-14
  • [学会発表] 高強度レーザー誘起衝撃圧縮下における構造・反応ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      一柳光平、高木壮大、川合伸明、野澤俊介、深谷亮、若林大佑、興野純、中村一隆、船守展正、足立伸一
    • 学会等名
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2017-03-14
  • [学会発表] 高温高圧下におけるFe-Sメルトの音速測定2017

    • 著者名/発表者名
      西田圭佑、柴崎裕樹、戸邉宙、阿部涼太、若林大佑、船守展正、寺崎英紀、肥後祐司、鈴木昭夫
    • 学会等名
      2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2017-03-14
  • [学会発表] 高強度Nd:ガラスレーザー誘起衝撃圧縮下における構造ダイナミクスのその場観測2017

    • 著者名/発表者名
      一柳光平、高木壮大、川合伸明、深谷亮、野澤俊介、興野純、中村一隆、船守展正、足立伸一
    • 学会等名
      第30回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      神戸芸術センター(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2017-01-08
  • [学会発表] Visualizing structural dynamics of aluminum and iron under laser shock compression with time-resolved X-ray diffraction method2016

    • 著者名/発表者名
      S. Takagi, K. Ichiyanagi, N. Kawai, S. Nozawa, R. Fukaya, A. Kyono, N. Funamori, S. Adachi
    • 学会等名
      AGU 2016 Fall Meeting
    • 発表場所
      Moscone Center (San Francisco, California, U.S.A.)
    • 年月日
      2016-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-resolved single-shot X-ray diffraction for measurements of irreversible structural dynamics under shock wave propagation2016

    • 著者名/発表者名
      K. Ichiyanagi, S. Takagi, S. Nozawa, R. Fukaya, N. Kawai, A. Kyono, N. Funamori, K.G. Nakamura, S, Adachi
    • 学会等名
      ICHSIP31
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2016-11-08
    • 国際学会
  • [学会発表] 長いアルキル鎖をもつイオン液体のlow-Qピークの圧力変化2016

    • 著者名/発表者名
      浜谷望、菊池なつみ、若林大佑、船守展正、阿部洋、吉村幸浩
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-10-28
  • [学会発表] 20GPaまでのFe-S系メルトの音速測定2016

    • 著者名/発表者名
      西田圭佑、柴崎裕樹、戸邉宙、阿部涼太、若林大佑、船守展正、寺崎英紀、肥後祐司、鈴木昭夫
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-10-28
  • [学会発表] 液体ヨウ素の高圧下その場XAFS-XRD複合測定2016

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、亀卦川卓美、仁谷浩明、渡邉一樹、丹羽尉博、武市泰男、阿部仁、木村正雄、船守展正
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-10-28
  • [学会発表] 高密度化SiO2ガラス中のナノメートルオーダーの密度不均質2016

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、佐藤友子、谷口尚、船守展正
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-10-28
  • [学会発表] PFにおける開発的な研究とその将来:SiO2ガラスの高圧実験を例として2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤友子、若林大佑、船守展正
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-10-28
  • [学会発表] KEKの高圧ビームラインの現状と将来展望2016

    • 著者名/発表者名
      船守展正、若林大佑、一柳光平、亀卦川卓美
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-10-28
  • [学会発表] 時間分解X線回折による弾塑性転移ダイナミクスの観測2016

    • 著者名/発表者名
      一柳光平、高木壮大、川合伸明、野澤俊介、深谷亮、興野純、中村一隆、船守展正、足立伸一
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-10-26
  • [学会発表] 高強度Ndガラスレーザー衝撃圧縮を用いたナノ秒時間分解XRD装置の開発2016

    • 著者名/発表者名
      高木壮大、一柳光平、深谷亮、野澤俊介、川合伸明、中村一隆、興野純、船守展正、足立伸一
    • 学会等名
      第57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-10-26
  • [学会発表] The possible existence of neutral atomic hydrogen in interstitial voids of silicates inferred from muon spin rotation spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      N. Funamori
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-06-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超音波パルスエコー法を用いた15GPaまでのFe-S融体の音速測定手法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      西田圭佑、鈴木昭夫、柴崎裕樹、若林大佑、船守展正
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • 年月日
      2016-05-23

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公開日: 2018-01-16  

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