トロイライトの高圧相転移に関する研究

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硫化鉄の高温高圧下の挙動を明らかにすることは、地球型惑星の内部構造を理解する上で、非常に重要であるが、これまでの研究は高温高圧下の多くの制約条件下で行われてきた実験によるため、その詳細は明らかでない。そこで、本研究では、実験計画の容易な研究室X線源と近年急速に発展した放射光X線とを用いた高温高圧実験手法を効率的に用い、硫化鉄(FeS)の相転移を中心とした高圧挙動を、結晶化学的立場から明らかにすることを目的とし以下のような結果が得られた。まず7GPa以上の高圧力下で存在する構造が未知の高圧相のX線観察をおこない、その構造がNiAs型関連構造を有する単斜晶系に属することを明らかにした。さらにその圧縮挙動および電気抵抗の圧力依存性から、この高圧相中の鉄イオンがロースピン状態にある可能性を示した。また16GPa, 800℃の温度圧力条件下での相平衡関係を調べ、4種類の相を確認し、それぞれの層の安定域を確定した。今回得られた温度圧力相図は、従来報告されている物と以下の2点で大きく異なっている。まず従来この温度圧力領域では5種類の相が存在しているとされていたが、この内のMnP型相は今回の研究では見出されなかった。また不自然な相境界が提唱されていたこれまでの相図とはことなり、今回は矛盾のない相図が得られた。今回の研究で得られたFeSの基本的な高圧下のデータは、地球型惑星の内部構造を理解するための重要な位置を占めると考えられる。