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2021 Fiscal Year Annual Research Report

完全な氷Icを基軸とした新たな氷の物理化学の展開

Research Project

Project/Area Number 18H01936
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

小松 一生  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50541942)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 町田 真一  一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 研究員 (30554373)
則竹 史哉  山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (50755569)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords氷 / 高圧 / 中性子回折 / 積層不整
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、積層不整のないice Icを合成し、低温高圧下中性子回折法によってその結晶構造を求め、さらにこのice Icを基軸として新たな氷の物理化学を展開することを目的とした。2020年度までに、本研究の第一の目的であった積層不整のないice Icの合成に世界ではじめて成功し、Nature Communications誌においてもEditor's highlightに選ばれるなど、顕著な実績を上げることができた。2020年度後半には、さらに新たな氷の結晶相であるice XIXの発見にも成功し、やはりNature Communications誌のEditor's highlightに選出された。ice XIXの発見は、当初の研究計画にはなく、ある意味偶然の発見であったが、本研究を進める過程で開発された低温高圧下中性子回折装置が重要な役割を果たした。これら一連の研究実績が評価され、申請者は日本鉱物科学会賞を受賞した。2021年度には、これまでの研究を総括した日本語の総説を発表した(小松, 岩石鉱物科学, 2021)。また本研究の成果を中心に、氷の物理化学全般に関して刷り上がり80ページを超える総説を執筆しており、2022年に発表予定(Komatsu, Crystal Reviews, in review)である。
本研究機関全般を通して、積層不整のないice Icを合成できたことは最大の成果であるが、これまで培ってきた高圧中性子回折技術を活かしてice XIXの発見やice VIIの物性異常に関する新たな実験的知見が得られたことは当初の研究計画にはない予想外の成果であった。また、本研究から派生したアイデアにより、新たな単結晶中性子回折実験用圧力セルの開発にも成功しており、氷の物理化学にとどまらず広く波及効果のある研究を展開することができた。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (11 results) Presentation (1 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Sorbonne Univ.(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Sorbonne Univ.
  • [Journal Article] Tuning the donor?acceptor interactions in phase-segregated block molecules2022

    • Author(s)
      Lamers Brigitte A. G.、van Son Martin H. C.、de Graaf Freek V.、van den Bersselaar Bart W. L.、de Waal Bas F. M.、Komatsu Kazuki、Sato Hiroshi、Aida Takuzo、Berrocal Jos? Augusto、Palmans Anja R. A.、Vantomme Ghislaine、Meskers Stefan C. J.、Meijer E. W.
    • Journal Title

      Materials Horizons

      Volume: 9 Pages: 294~302

    • DOI

      10.1039/D1MH01141C

  • [Journal Article] Improvement of nano-polycrystalline diamond anvil cells with Zr-based bulk metallic glass cylinder for higher pressures: application to Laue-TOF diffractometer2022

    • Author(s)
      Yamashita Keishiro、Komatsu Kazuki、Ohhara Takashi、Munakata Koji、Irifune Tetsuo、Shinmei Toru、Sugiyama Kazumasa、Kawamata Toru、Kagi Hiroyuki
    • Journal Title

      High Pressure Research

      Volume: 42 Pages: 121~135

    • DOI

      10.1080/08957959.2022.2045982

  • [Journal Article] Pressure-induced phase transitions of cobalt sulfate hydrates and discovery of a new high-pressure phase, CoSO4・5H2O2022

    • Author(s)
      Zhao Zhenghao、Kagi Hiroyuki、Komatsu Kazuki、Yamashita Keishiro、Nakano Satoshi
    • Journal Title

      Journal of Solid State Chemistry

      Volume: 308 Pages: 122904~122904

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2022.122904

  • [Journal Article] Pressure-induced transition from Jeff = 1/2 to S = 1/2 states in CuAl2O42021

    • Author(s)
      Cho Hwanbeom、Kim Choong H.、Lee Yongmoon、Komatsu Kazuki、Cho Byeong-Gwan、Cho Deok-Yong、Kim Taehun、Kim Chaebin、Kim Younghak、Koo Tae Yeong、Noda Yukio、Kagi Hiroyuki、Khomskii Daniel I.、Seoung Donghoon、Park Je-Geun
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 103 Pages: L081101

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.L081101

  • [Journal Article] Compressibility and blue-shifting O?H stretching bands of magnesium hydroxyfluoride Mg(OH)F up to 20??GPa2021

    • Author(s)
      He Xuejing、Kagi Hiroyuki、Komatsu Kazuki、Nakano Satoshi
    • Journal Title

      Journal of Solid State Chemistry

      Volume: 303 Pages: 122449~122449

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2021.122449

  • [Journal Article] Unresolved problems of ice polymorphs: approach from high-pressure neutron diffraction studies2021

    • Author(s)
      KOMATSU Kazuki
    • Journal Title

      Japanese Magazine of Mineralogical and Petrological Sciences

      Volume: 50 Pages: 1~9

    • DOI

      10.2465/gkk.210108a

  • [Journal Article] An elastic metal?organic crystal with a densely catenated backbone2021

    • Author(s)
      Meng Wenjing、Kondo Shun、Ito Takuji、Komatsu Kazuki、Pirillo Jenny、Hijikata Yuh、Ikuhara Yuichi、Aida Takuzo、Sato Hiroshi
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 598 Pages: 298~303

    • DOI

      10.1038/s41586-021-03880-x

  • [Journal Article] Origin of magnetovolume effect in a cobaltite2021

    • Author(s)
      Miao Pingほか24名 (申請者は第8著者)
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 103 Pages: 094302

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.094302

  • [Journal Article] Observation of Dihydrogen Bonds in High-Pressure Phases of Ammonia Borane by X-ray and Neutron Diffraction Measurements2021

    • Author(s)
      Nakano Satoshi、Sano-Furukawa Asami、Hattori Takanori、Machida Shinichi、Komatsu Kazuki、Fujihisa Hiroshi、Yamawaki Hiroshi、Gotoh Yoshito、Kikegawa Takumi
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 60 Pages: 3065~3073

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c03345

  • [Journal Article] Experimental evidence for the existence of a second partially-ordered phase of ice VI2021

    • Author(s)
      Yamane Ryo、Komatsu Kazuki、Gouchi Jun、Uwatoko Yoshiya、Machida Shinichi、Hattori Takanori、Ito Hayate、Kagi Hiroyuki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 12 Pages: 1129

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21351-9

  • [Journal Article] Direct evidence of the proton-dynamics crossover in ice VII from high-pressure dielectric measurements beyond 10 GPa2021

    • Author(s)
      Yamane Ryo、Komatsu Kazuki、Kagi Hiroyuki
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 104 Pages: 214304

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.214304

  • [Presentation] 氷多形の発見史から見る結晶学の発展と展望 ー 新しきを知りて故きを温ねる2021

    • Author(s)
      小松 一生
    • Organizer
      日本結晶学会創立70周年記念シンポジウム
    • Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

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