2017 Fiscal Year Annual Research Report
Crystal elasticity of mantle mineral towards understanding seismic anistropy
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15H02128
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
米田 明 岡山大学, 惑星物質研究所, 准教授 (10262841)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芳野 極 岡山大学, 惑星物質研究所, 准教授 (30423338)
山崎 大輔 岡山大学, 惑星物質研究所, 准教授 (90346693)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 音速 / 弾性 / DAC / GHz / 非弾性X線散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非弾性X線散乱実験（IXS)では、白金の単結晶弾性を約20GPaまで測定することに成功した。そのデータから、20GPaまでの状態方程式を作成し、前年度の測定した金の結果と比較した。これらの状態方程式は、IXSで取得した体積弾性率と同時測定した格子定数のデータのみを使っており、一次圧力スケールと位置付けられるものである。金・白金とも共通して、従来よりも低めの弾性定数（5-10％程度）が得られており、結果として、圧力スケールも従来の物よりも低めになる。このことは、従来からも問題になってきており、IXS研究を今後も続ける際の、避けては通れない解決すべき課題と認識している。金と白金を同時圧縮した実験データが別にあり（Akahama et al.,2002)、それをもとに比較した結果、我々の提案する金と白金の圧力スケール間で矛盾が無いことが分かった。本問題の重要性に鑑み、NaClでも同様の測定を今後も行い、金・白金・NaClの、最も圧力スケールとして使用される、三つの物質をもとに、総合的な考察を実施していく予定である。
GHz音速法では、P波バッファロッドと試料との接合法に進歩があった。すなわち、アンモニアや希釈塩酸を使うと音波の伝達が格段に向上する。なんらかのpHに関係する現象があり、この現象の解明に興味を持っている。表面状態に関することなので、原子間力顕微鏡観察が有効と考えている。ダイヤモンドアンビルセルからの測定も成功例が出てきている。圧力が高くなるとシグナル検出が困難になってくるが、ダイヤモンドアンビル背面の変形が原因と考えている。有限要素法で評価した変形量は僅かとはいえ、音波伝達にとって致命的である。この問題も、薄い金属箔を使用することで改善できることが分かった。S波バッファロッドの試作品作成に成功しているが、今後、完成品の完成を目指して、努力を継続する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
非弾性X線散乱は、SPring-8のビームタイムも十分な時間を確保して、確実に成果を出している。測定結果も順調に論文として発表できている。今後努力すべきは、高温・高圧同時発生での測定を早期実施することである。高温発生については、まだ完全に信頼できるシステムが構築できておらず、今後の努力を傾注すべきことである。
GHz音速法も、時間がかかっているが、少しづつではあるが進歩している。世の中で確立している方法ではなく、自分で考えながらやっている研究手法である。最近の進歩に対し、てごたえを感じており、成果を出せる日は近いと、確信している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで行ってきた研究方法を、基本的に今後も継続する。今まで、上限1GHzの周波数で実験を行ってきたが、3GHzまでの発振器を確保できる目途がついたので、今後は、1GHｚと3GHzの2セットのシステムで研究進捗速度を向上させる。また、3GHzセットが入手できることで、より高周波、すなわち、より薄い試料にも挑戦できることになり、研究の方向性が広がる。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Single crystal elasticity of gold up to ~20 GPa: Bulk modulus anomaly and implication for a primary pressure scale2017
Author(s)
Yoneda, A., Fukui, H., Gomi, H., Kamada, S., Xie, L., Hirao, N., Uchiyama, H., Tsutsui, S., Baron, A.Q.R.
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Journal Title
Jpn. J. Appl. Phys.
Volume: 56
Pages: 095801
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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