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2017 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 / 二相混合 / 中間状態 / 小角X線散乱測定 / 光学顕微鏡観察 / 液体ヨウ素 / 逆モンテカルロモデリング
研究実績の概要

本研究では、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線散乱装置を高度化することで、SiO2ガラスの4配位⇔6配位相転移において、4配位相と6配位相のサブナノメートルスケールのドメインからなる中間状態の存在を実証することに成功した。この重要な成果を論文として発表することを最優先の目標として、1年間の延長を行ったが、現在もピアレビューが継続している。この間、成果の重要性をより明確にするため、追加実験として、相転移中の光学顕微鏡による観察も行っている。結晶の相転移の際には光学的な不均質が観察されるが、ガラスの相転移では観察されないことが示された。これにより、相転移中、ガラスは光学的には均質な状態を保つが、より微視的には二相混合の中間状態をとるという描像が得られた。また、二相混合の中間状態をとることが実証されたことを踏まえ、ガラスの相転移のカイネティクスをモデル化する試みを行っている。現在、モデルの細部を詰める検討を行っている。これらのガラスの相転移に関する重要な成果については、未だ論文として発表できていないが、高圧下その場小角X線散乱装置を他分野の研究者に利用してもらうことを進め、共同研究により、この1年間でイオン液体を対象とした2編の論文が出版されている。さらに、KEK・PFのビームラインAR-NE5Cにおいて、新規に整備したX線吸収微細構造分光システムと従来からのX線回折システムを利用した複合測定により、液体ヨウ素の分子解離と金属化に関する研究を進めてきた。実験データの逆モンテカルロモデリングを行うことで、約4万気圧で、隣接分子との結合の繋ぎ替えの頻度が急上昇し、分子解離することなしに電子状態の変化が起こることが明らかになった。液体ヨウ素の成果については、既に論文として発表されている。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] High-pressure glass formation of a series of 1-alkyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide homologues2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Yukihiro、Takekiyo Takahiro、Koyama Yoshihiro、Takaku Mayumi、Yamamura Misaho、Kikuchi Natsumi、Wakabayashi Daisuke、Funamori Nobumasa、Matsuishi Kiyoto、Abe Hiroshi、Hamaya Nozomu
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 ページ: 199~205

    • DOI

      10.1039/C7CP06594A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long Periodic Structure of a Room-Temperature Ionic Liquid by High-Pressure Small-Angle X-Ray Scattering and Wide-Angle X-Ray Scattering: 1-Decyl-3-Methylimidazolium Chloride2018

    • 著者名/発表者名
      Abe Hiroshi、Hamaya Nozomu、Koyama Yoshihiro、Kishimura Hiroaki、Takekiyo Takahiro、Yoshimura Yukihiro、Wakabayashi Daisuke、Funamori Nobumasa、Matsuishi Kiyoto
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: in press ページ: N/A

    • DOI

      10.1002/cphc.201701273

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nature of the transformation in liquid iodine at 4 GPa2017

    • 著者名/発表者名
      Wakabayashi Daisuke、Funamori Nobumasa、Kikegawa Takumi、Watanabe Kazuki、Kohara Shinji、Nitani Hiroaki、Niwa Yasuhiro、Takeichi Yasuo、Abe Hitoshi、Kimura Masao
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 ページ: N/A

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.96.024105

    • 査読あり
  • [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] Highly Accurate Sound Velocity Measurement in Liquid Fe-S System under High Pressure2017

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Nishida、Akio Suzuki、Yuki Shibazaki、Daisuke Wakabayashi、Nobumasa Funamori
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Report 2016 (Part A: Highlight and Facility Report #34)

      巻: 34 ページ: 40~41

  • [学会発表] 衝撃実験から迫るAlCuFe準結晶鉱物の形成起源2018

    • 著者名/発表者名
      髙木壮大、一柳光平、深谷亮、野澤俊介、川合伸明、興野純、船守展正、足立伸一
    • 学会等名
      2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [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2018

    • 著者名/発表者名
      一柳光平、髙木壮大、川合伸明、野澤俊介、深谷亮、福本恵紀、若林大佑、興野純、中村一隆、船守展正、足立伸一
    • 学会等名
      2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • [学会発表] フォトンファクトリーにおける鉱物科学の将来展望2017

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、亀卦川卓美、船守展正
    • 学会等名
      日本鉱物科学会2017年会
    • 招待講演
  • [学会発表] SiO2ガラスの圧力誘起相転移の大規模分子動力学シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、船守展正、下條冬樹
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
  • [学会発表] イミダゾリウム系イオン液体のlow-Qピークの圧力応答、第58回高圧討論会2017

    • 著者名/発表者名
      菊地なつみ、高久真由美、山村実早保、浜谷望、岸村浩明、阿部洋、若林大佑、船守展正、竹清貴浩、吉村幸浩
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
  • [学会発表] イオン液体の高圧誘起ハイブリッド層構造2017

    • 著者名/発表者名
      阿部洋、浜谷望、小山良尋、岸村浩明、竹清貴浩、吉村幸浩、若林大佑、船守展正、松石清人
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
  • [学会発表] 液体ヨウ素の圧力誘起構造変化:XAFS-XRDデータのRMC解析2017

    • 著者名/発表者名
      若林大佑、亀卦川卓美、渡邉一樹、小原真司、仁谷浩明、丹羽尉博、武市泰男、阿部仁、木村正雄、船守展正
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
  • [学会発表] 20GPaまでのFe-S系メルトの音速測定 II2017

    • 著者名/発表者名
      西田圭佑、柴崎裕樹、戸邉宙、寺崎英紀、肥後祐司、若林大佑、船守展正、鈴木昭夫
    • 学会等名
      第58回高圧討論会

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公開日: 2018-12-17  

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