高温高圧力下での核共鳴散乱法の開発と地球深部物質の電子・格子振動状態研究への展開

高温高压核共振散射方法的发展及其在地球深部物质电子和晶格振动状态研究中的应用

• 批准号: 19013004
• 负责人: 小林 寿夫
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19013004/
• 关键词: 格子振動; 超高圧力; 高温; 核共鳴散乱

地球の全体積の半分以上を占めている下部マントルは、主に鉄を含む珪酸塩ペロブスカイト(〜75%)とマグネシオウスタイト(〜20%)から構成されている。最下部マントルの数百kmの領域では、ペロブスカイト構造はより高密度であるポストペロブスカイト構造へと相転移する。下部マントルの地震波トモグラフィの結果を物質科学的に理解するためには、下部マントル物質の弾性波速度を測定することが重要である。本研究課題では、高温・高圧力下での核共鳴非弾性散乱測定法を確立し、下部マントル物質中での鉄原子の振動状態から下部マントル物質の弾性波速度を導きだすことを最終目的としている。最近放射光を利用した分光測定により、二価の鉄を含む珪酸塩ペロブスカイトの高圧力下での鉄原子のスピン状態の研究が盛んに行われている。その結果,下部マントル条件では、二価の鉄原子は高スピンと低スピンの中間状態である,という提案が受け入れられ始めている。しかし、下部マントル条件下での珪酸塩ペロブスカイト中の鉄原子は、約50%が三価の状態で存在していると考えられている。すなわち、三価の鉄原子の鉱物物性への影響を無視することはできない。我々は、核共鳴ブラッグ散乱を利用した超単色X線を用いた、放射光メスバウアー吸収分光法により、ペリドタイト組成の珪酸塩ペロブスカイトおよびポストペロブスカイト中の鉄原子の電子状態の理解に焦点を当て超高圧力下実験を実施した。高温高圧力(144GPa, 2000K)下で合成したポストペロブスカイトに関して、予備的な解析ではあるが約50%の三価の鉄が存在し,高スピン状態にあることを示唆する結果がその場観察により初めて得られた。

Earth の all product の accounted for more than half を め て い る lower マ ン ト ル は objects, main に iron を containing む stating acid salt ペ ロ ブ ス カ イ ト (~ 75%) と マ グ ネ シ オ ウ ス タ イ ト (~ 20%) か ら constitute さ れ て い る. Lowermost マ ン ト ル の hundreds of km の field で は, ペ ロ ブ ス カ イ ト tectonic は よ り high-density で あ る ポ ス ト ペ ロ ブ ス カ イ ト tectonic へ と phase planning move す る. Lower マ ン ト ル の seismic ト モ グ ラ フ ィ の results を material science に understand す る た め に は, lower マ ン ト ル material の 弾 sex determination of wave speed を す る こ と が important で あ る. This research topic で は, under high temperature, high pressure で の nuclear resonance non 弾 scattered measurement を establishing し, lower マ ン ト で ル material objects の iron atoms の vibrational state か ら lower マ ン ト ル material の 弾 sex wave speed を guide き だ す こ と を final purpose と し て い る. Recently ray を use し た spectral photometry に よ り, two 価 の iron objects を containing む stating acid salt ペ ロ ブ ス カ イ ト の under high pressure で objects の iron atoms の ス ピ ン state の research が sheng ん に line わ れ て い る. そ の results, lower マ ン ト ル conditions で は, two 価 objects の iron atoms は high ス ピ ン と low ス ピ ン の intermediate state で あ る, と い う proposal が by け into れ ら れ beginning め て い る. し か し, lower マ ン ト ル conditions で の stating acid salt ペ ロ ブ ス カ イ ト は objects の iron atoms, about 50% in three 価 が の state で exist し て い る と exam え ら れ て い る. Objects す な わ ち, three 価 の iron atoms の 鉱 content property へ の influence を ignore す る こ と は で き な い. I 々 は, nuclear resonance ブ ラ ッ グ scattered を using し た super 単 color X-ray を with い た, radiation light メ ス バ ウ ア ー 収 absorption spectrometry に よ り, ペ リ ド タ イ ト composition の stating acid salt ペ ロ ブ ス カ イ ト お よ び ポ ス ト ペ ロ ブ ス カ イ ト objects の iron atoms in の electronic state の understand に focus を when て under ultra-high pressure be 験 を be applied し た. High temperature and high pressure (2000 k) 144 gpa, synthetic し で た ポ ス ト ペ ロ ブ ス カ イ ト に masato し て, reserve な parsing で は あ る が about 50% の three 価 の iron objects exist が し, high ス ピ ン state に あ る こ と を in stopping す る results が そ の field 観 examine に よ り early め て must ら れ た.

项目成果

Pressure-induced amorphization of CuFeS_2 studied by ^<57>Fe nuclear resonant inelastic scattering

^<57>Fe核共振非弹性散射研究CuFeS_2压力诱导非晶化

• 发表时间: 2007
• 期刊: Phys.Rev.B 76
• 作者: H.Kobayashi;Y.Ohishi;et. al.
• 通讯作者: et. al.

High-pressure B2 phase of FeS : New high-pressure polymorph under th e Earth's core conditions

FeS 的高压 B2 相：地核条件下的新高压多晶型物

• 发表时间: 2007
• 期刊: SPring-8 Research Frontiers
• 作者: N. Sata;K. Hirose;and H. Kob ayashi
• 通讯作者: and H. Kob ayashi

A new high-pressure and high-temperature polymorph of FeS

• DOI: 10.1007/s00269-007-0151-0
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Physics and Chemistry of Minerals
• 影响因子: 1.4
• 作者: H. Ohfuji;N. Sata;H. Kobayashi;Y. Ohishi;K. Hirose;T. Irifune

Vibrational properties on CuFeS_2 under high pressure

CuFeS_2在高压下的振动特性

• 发表时间: 2007
• 作者: H.KobayasH;Y.Ohishi;et. al.;武部直明;H.Kobayashi
• 通讯作者: H.Kobayashi

New high-pressure B2 phase of FeS above 180 GPa

• DOI: 10.2138/am.2008.2762
• 发表时间: 2008-02
• 期刊: American Mineralogist
• 影响因子: 3.1
• 作者: N. Sata;H. Ohfuji;K. Hirose;H. Kobayashi;Y. Ohishi;N. Hirao