マントル流体の分光学的その場観察及びその地球化学的性質の解明

地幔流体光谱原位观测及其地球化学性质阐明

• 批准号: 08J03621
• 负责人: 荒川 雅
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J03621/
• 关键词: 氷; 水素秩序化; 中性子回折; 赤外分光法; ラマン分光法; 惑星; 氷天体; 強誘電体; マントルシ流体; 二酸化炭素; ラマン今光法; 高圧

氷に含まれる水素原子は無秩序配列を取っている。一方、低温では水素が秩序化し、強誘電性の氷iceXIへと相転移する。しかし、低温では水素の挙動が緩慢になるため、実験室のタイムスケールで相転移を観測することはできない。そこで、微量のKOHを添加することで、氷XIの生成が観測されてきた。近年、中性子回折実験に基づき、宇宙における氷X夏の存在が提唱された。強誘電性を持つ氷XIが惑星の形成に大きな影響を与えたことも示唆されている。氷XIの生成過程や安定性を解明するために、様々な条件下で氷XIを生成し、その粉末中性子回折測定を行った。測定には、日本原子力研究開発機構(JAEA)の原子炉(JRR-3)に設置されたHRPD、及び米国Oak Ridge National Laboratoy(ORNL)の原子炉(High Flux Isotope Reactor)に設置されたWANDを用いた。その結果、NaOH,LiOHを添加した氷において、初めて氷XIの生成が観測された。構造解析の結果、氷XIの構造パラメータは不純物の種類によらず、誤差の範囲で一致した。また、氷XIの生成に適した温度や不純物濃度の条件を明らかにした。さらに、一度氷XIに相転移した氷の温度を上げ氷XIに戻したものを、再び低温に置くと、初めて氷XIを経験する試料よりも相転移の割合が増加することが明らかにされた。また、時間分割中性子回折測定を行うことにより、過去に氷XIを経験した氷Ihは核形成が起こらない温度(70,72K)でも氷XIに相転移することが分かった。これらの結果から、氷XIの安定領域よりも高い温度において、粉末中性子回折では検出できない程度の小さなサイズで、水素が秩序化した領域が存在する可能性が示された。

Youdaoplaceholder0 containing まれる hydroquinone atoms 氷に disordered arrangement を take って る る. On the one hand, at low temperatures, で で hydrogens が are ordered, and the strong inducibility <s:1> 氷iceXIへと phase 転 shifts する. し か し, low temperature で は water element の 挙 slow moving が に な る た め, be 験 chamber の タ イ ム ス ケ ー ル planning で phase shift を 観 measuring す る こ と は で き な い. そ こ で, trace の KOH を add す る こ と で, 氷 XI の が 観 measuring さ れ て き た. In recent years, the intermediate nature of the experiment に base づ に, and the universe における氷X summer <s:1> exists が to sing された. Strong electrical を lure a つ 氷 XI が humbug star の に big き な influence を and え た こ と も in stopping さ れ て い る. 氷 XI の generation process や stability を interpret す る た め に, others 々 な conditions で 氷 XI を generated し, そ の powder of patience and determination of inflexion を line っ た. The に に, the に setting されたHRPD of the <s:1> reactor (JRRR -3) of the Japan atomic Energy Agency (JAEA), and the び High Flux Isotope of the Oak Ridge National Laboratoy(ORNL) in the United States Reactor)に set されたWANDを use た た. Youdaoplaceholder0 <s:1> result, NaOH,LiOHを add <s:1> た氷にお て て, initial めて氷XI <s:1> generate が観 test された. The results of the construction analysis of <s:1>, the construction of 氷XI <s:1> パラメ タ タ タ <s:1> the types of <s:1> impurities によらず, and the error <s:1> range 囲で are consistent with <s:1> た. ま た, 氷 XI の に optimum し た temperature や impurity concentration の conditions を Ming ら か に し た. さ ら に move, once 氷 XI に phase planning し た 氷 の temperature on を げ 氷 XI に 戻 し た も の を, then び cryogenic に く と, early め て 氷 XI を 経 験 す る sample よ り planning も phase shift の cut close が rights and す る こ と が Ming ら か に さ れ た. ま た, patience and determination of inflexion in the time division line を う こ と に よ り, past に 氷 XI を 経 験 し た 氷 Ih は nuclear formation が こ ら な い temperature (70 K regulation) で も 氷 XI planning に phase shift す る こ と が points か っ た. こ れ ら の results か ら, 氷 XI の stability domain よ り も い high temperature に お い て, powder of temper inflexion で は 検 out で き な い degree の small さ な サ イ ズ で, water element が bringing し が た field exist す が る possibility in さ れ た.

项目成果

Relationship between Raman spectral pattern and crystallographic orientation of a rock-forming mineral : a case study of Fo89Fa11 olivine

拉曼光谱图与造岩矿物晶体取向的关系：以 Fo89Fa11 橄榄石为例

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Raman Spectroscopy 39
• 作者: Ishibashi H.;Arakawa M.;Ohi S.;Yamamoto J.;Miyake A.;Kagi H.
• 通讯作者: Kagi H.

粉末中性子回折及び赤外分光法を用いた水素秩序化氷の構造推定

利用粉末中子衍射和红外光谱估计氢有序冰的结构

• 发表时间: 2009
• 作者: 荒川雅;鍵裕之;深澤裕
• 通讯作者: 深澤裕

High-pressure experiments with the engineering material diffractometer(BL-19)at J-PARC

J-PARC工程材料衍射仪(BL-19)的高压实验

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of Physics : Conference Series (印刷中)
• 作者: J.Abe;T.Hattori;K.Komatsu;H.Arima;M.Arakawa,;A.Sano;H.Kagi;S.Harjo;T.Ito;A.Moriai;K.Aizawa;M.Arai;W.Utsumi
• 通讯作者: W.Utsumi

中性子回折および赤外分光法を用いた水素秩序氷の観察

使用中子衍射和红外光谱观察有序氢冰

• 发表时间: 2010
• 作者: 荒川雅;鍵裕之;Fernadez-Baca J.A.;Chakoumakos B;C.;深澤裕;Hisao Taira Hiroyuki Shima;荒川雅
• 通讯作者: 荒川雅

Annealing effects on hydrogen ordering in KOD-doped ice observed using neutron diffraction

• DOI: 10.1016/j.molstruc.2010.02.016
• 发表时间: 2010-05
• 期刊: Journal of Molecular Structure
• 影响因子: 3.8
• 作者: M. Arakawa;H. Kagi;H. Fukazawa