2010 Fiscal Year Annual Research Report
高圧下における水の鉱物への固定機構とダイナミカルな挙動
| Project Area | Earth Science Based on the High Pressure and Temperature Neutron Experiments |
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20103002
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
永井 隆哉 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (20243131)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤坂 正秀 島根大学, 総合理工学部, 教授 (20202509)
深澤 裕 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (30370464)
佐野 亜沙美 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究員 (30547104)
内海 渉 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究推進室長代理 (60193918)
栗林 貴弘 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (20302086)
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| Keywords | 含水鉱物 / 高温高圧 / 中性子回折 / 結晶構造 / 水素結合 / 赤外吸収 / 熱重量測定 / 同位体 |
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| Research Abstract |
1.熱重量測定によって、Ca(OH)2、Ca(OD)2の脱水反応の活性化エネルギーを決定した。その結果、両者の活性化エネルギーの差が、0-H、0-Dの結合エネルギーの差から予想されるよりはるかに小さいことが明らかになった。
2.Mg(OD)2の脱水温度までの中性子回折実験の結果から、脱水温度直下の温度では、水素原子の平均二乗変位が急激に大きく、異方的になることを明らかにした。
3.3価のマンガンと鉄を含む緑簾石グループの固溶体の水熱合成、構造解析に成功し、陽イオン分布と水素結合の結晶化学的関連を明らかにした。
4.天王星、海王星、冥王星等と同じ温度圧力条件下での高圧氷の中性子回折実験を可能にし、強誘電体特性を持つ高圧氷の結晶構造の議論が可能になった。
5.高密度含水ケイ酸塩鉱物相の一つであるSuper hydrous phase Bに対して、高圧下における単結晶X線回折実験による強度データの測定とME解析を行い、高圧下における結晶構造の精密化(水素位置の精密化を含む)と電子密度分布の可視化に取り組んだ。高圧下における結晶構造の精密化によって、0.7GPaと7.2GPaの条件で水素位置が精密化され、フーリエ合成により電子密度分布が観察された。
6.J-PARCの高圧中性子ビームラインPLANETに格子振動測定装置を導入し、中性子回折実験と格子振動測定が同時に行えるシステムを構築した。
7.高温高下での中性子回折実験を可能にするための高圧高温発生技術の開発、改良を行い、本研究が目的とする温度圧力条件の発生に最適な高圧セルの材料と構成がほぼ確立した。
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