超高圧高温下における不純物含有固体金属の第一原理研究

超高压高温含杂质固体金属第一性原理研究

• 批准号: 21K03698
• 负责人: 梅本 幸一郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03698/
• 关键词: 第一原理計算; 高温高圧条件; 固体鉄合金; 地球内核; 高圧力

地球内核は鉄と軽元素の固体合金で構成されている。しかし、その軽元素の種類と濃度はいまだに特定されておらず、長らく地球科学の大きな未解決問題の一つとなっている。近年、水素が非常に有力な軽元素の候補として強い関心を持たれている。本研究では、第一原理分子動力学法を用いて、内核に相当する温度圧力条件で、いくつかの水素濃度のhcp型固体鉄合金について密度を計算した。その結果、内核の温度が6000Kであると仮定した場合、およそFe64H16の組成で地震波測定の密度を再現できることが明らかとなった。今回得られた密度の水素濃度依存性は、先行研究(Wang et al., EPSL 2021)の結果とはかなり違っており、今後新たな知見が得られることが期待される。地球外核に相当する温度圧力条件にて炭素との液体鉄合金(Fe70C30)の計算を行い、実験家に提供し、実験結果の解析に利用してもらった。

The earth's core is composed of solid alloys of iron and iron elements. The types and concentrations of the elements are different from each other, and there are many unsolved problems in earth science. In recent years, water has become a very powerful candidate for the element. In this study, the first principles molecular dynamics method was used to calculate the density of hcp solid ferroalloys under the temperature and pressure conditions of the core. The results show that the core temperature is 6000K and the composition of Fe64H16 is stable. The dependence of density on water element concentration was studied previously (Wang et al., EPSL 2021) and the results of the new knowledge in the future. The calculation of carbon and liquid ferroalloy (Fe70C30) under the conditions of temperature and pressure in the outer core of the earth is carried out, and the results are provided and analyzed.

项目成果

Melting experiments on Fe-C-O to 200?GPa; liquidus phase constraints on core composition

Fe-C-O至200GPa熔化实验；

• DOI: 10.7185/geochemlet.2218
• 发表时间: 2022
• 期刊: Geochemical Perspectives Letters
• 影响因子: 4.9
• 作者: Sakai F.;Hirose K.;Umemoto K.
• 通讯作者: Umemoto K.

NaMg2F5における秩序無秩序相転移

NaMg2F5 中的有序-无序相变

• 发表时间: 2021
• 作者: Okuno;J.;et al.;A. Mizutani and K. Yomogida;梅本幸一郎
• 通讯作者: 梅本幸一郎

Temperature-induced phase transition in post-post-perovskite phases by first principles

根据第一原理在后后钙钛矿相中温度诱导的相变

• 发表时间: 2021
• 作者: Takahiro Shiina;Kei Katsumata;Kiyoshi Yomogida;and Aitaro Kato;Koichiro Umemoto and Renata M. Wentzcovitch
• 通讯作者: Koichiro Umemoto and Renata M. Wentzcovitch

A cotunnite-type new high-pressure phase of Fe2S

Fe2S的铜铜矿型新型高压相

• DOI: 10.2138/am-2022-7959
• 发表时间: 2022
• 期刊: American Mineralogist
• 影响因子: 3.1
• 作者: Oka Kenta;Tateno Shigehiko;Kuwayama Yasuhiro;Hirose Kei;Nakajima Yoichi;Umemoto Koihiro;Tsujino Noriyoshi;Kawaguchi Saori I.
• 通讯作者: Kawaguchi Saori I.