Elasticity and Spin Transitions of Iron in the Earth's Lower Mantle
地球下地幔中铁的弹性和自旋跃迁
基本信息
- 批准号:1446946
- 负责人:
- 金额:$ 37.23万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-01-01 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Earth's mantle is a silicate rocky shell about 2900 km thick that constitutes approximately 84% of the planet's volume. It is further separated into three layers, upper mantle, transition zone, and lower mantle, as a result of the structural phase transitions of the olivine polymorphs. The lower mantle ranging from 670 km to 2900 km in depth is mainly made of bridgmanite (silicate perovskite) and ferropericlase in which iron is the most abundant transition metal. Deep-Earth scientists have recently discovered that the spin transitions of iron in these lower-mantle minerals can have a series of effects on physical, chemical, and transport properties of the host minerals. Studying the sound velocity profiles of the lower-mantle minerals across the spin transition of iron can thus help us understand the chemistry and physics of the region. With an emphasis on the effects of the spin transitions, this project aims broadly to understand thermal elasticity of the lower-mantle minerals at relevant pressure-temperature-composition conditions, providing direct mineral physics results and thermodynamic database to be integrated with seismic tomographic images, geochemical analyses, and geodynamic models of the mantle. The geophysical and geochemical consequences of the spin transition in the lower mantle will be examined through modelling the thermal elasticity and the partitioning coefficient of iron in ferropericlase and bridgmanite along an expected lower-mantle geotherm. These results will help test hypotheses on seismic wave profiles, elucidate the chemistry of iron and its compositional model, and determine the dynamic behavior of the Earth's deep mantle.The proposed mineral physics research uses synchrotron X-ray and in-house laser spectroscopies in a diamond anvil cell designed to probe structural and elastic properties of the mantle minerals at pressure-temperature conditions of the Earth's mantle. Under the initiatives of the project, students and postdoctoral researchers will have unique research opportunities to use advanced synchrotron X-ray facilities at the Advanced Photon Source and laser spectroscopies at the University of Texas at Austin to obtain laboratory results needed to decipher seismic and geochemical observations of the planet's lower mantle. These activities will contribute to the education of the next generation of independent researchers with a thorough knowledge of the Earth's deep interior. Outreach activities in this project focus on exposing underrepresented K-12th graders to deep-Earth research by involving them in the outreach summer programs. Research results from this award will be disseminated broadly through teaching, seminars, conferences, and peer-reviewed publications. The proposed work enhances infrastructure for research and education by using shared facilities and the development of new collaborations among researchers in different fields. The project will provide students and postdoc researchers with a great opportunity to collaborate with scientists in the multidisciplinary fields of seismology, geodynamics, and geochemistry.
地球的地幔是一个硅酸盐岩石外壳,约2900公里厚,约占地球体积的84%。它进一步分为三个层,上地幔,过渡带和下地幔,作为橄榄石多晶型物的结构相变的结果。深度为670 ~ 2900 km的下地幔主要由硼镁石(硅酸盐钙钛矿)和铁方镁石组成,其中铁是最丰富的过渡金属。深地科学家最近发现,这些下地幔矿物中铁的自旋跃迁会对宿主矿物的物理、化学和输运性质产生一系列影响。因此,研究下地幔矿物在铁自旋跃迁过程中的声速分布可以帮助我们了解该地区的化学和物理。本项目以自旋跃迁效应为重点,旨在广泛了解下地幔矿物在相关压力-温度-成分条件下的热弹性,提供直接的矿物物理结果和热力学数据库,以便与地震层析图像、地球化学分析和地幔地球动力学模型相结合。将通过模拟铁方镁石和硼镁石中铁的热弹性和分配系数,沿沿着预期的下地幔地热,研究下地幔自旋转变的地球物理和地球化学后果。这些结果将有助于检验地震波剖面的假设,阐明铁的化学成分及其组成模型,并确定地球深部地幔的动力学行为。拟议的矿物物理学研究使用同步加速器X射线和内部激光光谱在金刚石砧室,旨在探测地幔矿物的结构和弹性特性在压力-温度条件下的地球地幔。在该项目的倡议下,学生和博士后研究人员将有独特的研究机会,使用先进的同步加速器X射线设施在先进的光子源和激光光谱在得克萨斯大学奥斯汀分校获得所需的实验室结果破译地震和地球化学观测地球的下地幔。这些活动将有助于教育下一代对地球深层内部有透彻了解的独立研究人员。在这个项目中的推广活动的重点是暴露代表性不足的K-12年级的深地球研究,让他们参与夏季外展计划。该奖项的研究成果将通过教学,研讨会,会议和同行评审的出版物广泛传播。拟议的工作通过使用共享设施和发展不同领域研究人员之间的新合作来加强研究和教育的基础设施。该项目将为学生和博士后研究人员提供与地震学,地球动力学和地球化学多学科领域的科学家合作的绝佳机会。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Jung-Fu Lin其他文献
Elasticity of single-crystal olivine at high pressures and temperatures
单晶橄榄石在高压和高温下的弹性
- DOI:
10.1016/j.epsl.2015.06.045 - 发表时间:
2015-09 - 期刊:
- 影响因子:5.3
- 作者:
Zhu Mao;Dawei Fan;Jung-Fu Lin;Jing Yang;Sergey N. Tkachev;Kirill Zhuravlev;Vitali B. Prakapenka - 通讯作者:
Vitali B. Prakapenka
鉄系超伝導体K_xFe_<2-y>Se_2の高圧下でのX線回折と共鳴X線発光分光測定
高压铁基超导体K_xFe_<2-y>Se_2的X射线衍射和共振X射线发射光谱测量
- DOI:
- 发表时间:
2015 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
山本義哉;太田雄;山岡人志;Jung-Fu Lin;石井啓文;平岡望;Ku-Ding Tsuei;藤田秀紀;加賀山朋子;清水克哉;田中将嗣;岡崎宏之;尾崎壽紀;高野義彦;水木純一郎 - 通讯作者:
水木純一郎
Effects of antiferromagnetic short interaction in elastic spin-crossover systems
弹性自旋交叉系统中反铁磁短相互作用的影响
- DOI:
- 发表时间:
2015 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
舌古裕美子;山本義哉;川瀬里美;山岡人志;池田陽一; Fabio Strigari;Andrea Severing;田島史郷;西岡 孝;Jung-Fu Lin;平岡 望;石井啓文;Ku-Ding Tsuei;有田将司;仲武昌史;島田賢也;生天目博文;谷口雅樹;水木純一郎;S. Miyashita - 通讯作者:
S. Miyashita
CeFe2のCe L3端X線吸収および共鳴X線発光スペクトルにおけるCe5dバンド状態密度と内殻正孔の効果
Ce5d能带态密度和核心空穴对CeFe2的Ce L3边X射线吸收和共振X射线发射光谱的影响
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
山岡人志;Ignace Jarrige,辻井直人;今井基晴;Jung-Fu Lin;松波雅治5江口律子;有田将司;島田賢也;生天目博文;谷口雅樹;田口宗孝;仙波泰徳;大橋治彦,平岡望、石井啓文、Ku-Ding Tsuei;小谷章雄 - 通讯作者:
小谷章雄
First-principles calculation of temperature dependent electrical resistivity and Seebeck coefficient
温度相关电阻率和塞贝克系数的第一原理计算
- DOI:
- 发表时间:
2017 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
山岡人志;山本義哉;吉田雅洋;石田茂之;土屋佳則;竹下 直;Jung-Fu Lin;平岡 望;石井啓文;Ku-Ding Tsuei ;水木純一郎;S. Kou and H. Akai - 通讯作者:
S. Kou and H. Akai
Jung-Fu Lin的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Jung-Fu Lin', 18)}}的其他基金
Collaborative Research: CSEDI: Understanding the Role of Hydrogen and Melting in the Water Transport Across the Transition Zone-Lower Mantle Boundary
合作研究:CSEDI:了解氢和熔化在跨过渡带-下地幔边界的水传输中的作用
- 批准号:
2001381 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Standard Grant
CSEDI Collaborative Research: Electrical and Thermal Transport in Iron and Iron Alloys at Core Conditions and its Effects on the Geodynamo and Thermal Earth History
CSEDI 合作研究:核心条件下铁和铁合金的电和热传输及其对地球发电机和热地球历史的影响
- 批准号:
1901801 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Standard Grant
High Pressure-Temperature Single-Crystal Elasticity of the Lower-Mantle Bridgmanite
下地幔布里奇曼石的高压-高温单晶弹性
- 批准号:
1916941 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative project: CSEDI- Understanding Si and Fe differentiation in Earth's mantle and core through experimental and theoretical research in geochemistry and mineral physics
合作项目:CSEDI-通过地球化学和矿物物理学的实验和理论研究了解地幔和地核中的硅和铁分异
- 批准号:
1502594 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Continuing Grant
Acquisition of an Impulsive Stimulated Light Scattering (ISLS) system for elasticity and thermal conductivity studies
获取脉冲受激光散射 (ISLS) 系统用于弹性和导热性研究
- 批准号:
1053446 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Continuing Grant
CAREER: Phase Diagrams and Elasticity of Iron Alloys in the Earth's Core
职业:地核铁合金的相图和弹性
- 批准号:
1056670 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Continuing Grant
Electronic Spin Transition of Iron in the Earth's Lower Mantle
地球下地幔中铁的电子自旋跃迁
- 批准号:
0838221 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Continuing Grant
相似国自然基金
SPIN90在幽门螺杆菌空泡毒素VacA致病中的作用及机制研究
- 批准号:82372269
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
解毒方抑制HIF-1α-Exosomal miR-130b-3p-SPIN90介导的巨噬细胞M2型极化改善肝癌免疫抑制微环境的作用机制
- 批准号:82374540
- 批准年份:2023
- 资助金额:48.00 万元
- 项目类别:面上项目
SPIN1激活IL-10诱导M2巨噬细胞极化促进胃癌浸润转移的机制研究
- 批准号:82103490
- 批准年份:2021
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Spin-Peierls化合物的分子设计策略及电操控自旋态研究
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:64 万元
- 项目类别:面上项目
自旋为1的Spin-Peierls模型的量子相变研究
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:18 万元
- 项目类别:专项基金项目
SPIN1正反馈调控Hippo-YAP信号通路促胃癌侵袭转移的机制研究
- 批准号:82060566
- 批准年份:2020
- 资助金额:34 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
ETS1-SPIN1-PI3K/Akt网络调控乳腺癌耐药的分子机制研究
- 批准号:81902698
- 批准年份:2019
- 资助金额:21.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
紧spin流形上Dirac方程及相关问题的研究
- 批准号:11801499
- 批准年份:2018
- 资助金额:23.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
Spin-Seebeck效应中多自由度耦合的非平衡动力学研究
- 批准号:11864001
- 批准年份:2018
- 资助金额:42.0 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
几乎平坦流形上的Spin结构和配边问题
- 批准号:11801186
- 批准年份:2018
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Investigation of Clock Transitions in Single and Coupled Molecular Spin Qubits
单分子自旋量子位和耦合分子自旋量子位中时钟跃迁的研究
- 批准号:
2300779 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Probing exciton-exciton correlations and phase transitions for spin-polarized excitons in monolayer transition metal dichalcogenides
职业:探索单层过渡金属二硫化物中自旋极化激子的激子-激子相关性和相变
- 批准号:
2142703 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Continuing Grant
Creation of solid phase change materials by controlling electronic/spin phase transitions
通过控制电子/自旋相变创建固体相变材料
- 批准号:
19K22073 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Collaborative Research: Antiferromagnetic Spin-Flop Transitions in Heusler-Piezoelectric Systems Induced via Voltage
合作研究:电压引起的赫斯勒压电系统中的反铁磁自旋翻转转变
- 批准号:
1905662 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Antiferromagnetic Spin-Flop Transitions in Heusler-Piezoelectric Systems Induced via Voltage
合作研究:电压引起的赫斯勒压电系统中的反铁磁自旋翻转转变
- 批准号:
1904446 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Interagency Agreement
Interface and matrix effects on light-switchable solid-state spin transitions
光可切换固态自旋跃迁的界面和基体效应
- 批准号:
1904596 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Standard Grant
Critical fluctuations in topological transitions of spin structures and their application to high efficiency thermoelectric conversion
自旋结构拓扑转变的临界涨落及其在高效热电转换中的应用
- 批准号:
18K13497 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Collaborative Research: Optically created metastable mesoscopic nuclear spin states: Glassy transitions and properties beyond electron decoherence in quantum dots
合作研究:光学创建亚稳态介观核自旋态:量子点中电子退相干之外的玻璃态转变和特性
- 批准号:
1707970 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: Optically Created Metastable Mesoscopic Nuclear Spin States: Glassy Transitions and Properties Beyond Electron Decoherence in Quantum Dots
合作研究:光学创造亚稳态介观核自旋态:量子点中电子退相干之外的玻璃态转变和特性
- 批准号:
1708062 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Continuing Grant
Non-local spin transport across electronic phase transitions
电子相变中的非局域自旋输运
- 批准号:
EP/P005713/1 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 37.23万 - 项目类别:
Research Grant














{{item.name}}会员




