Material Science of Hydrogen in the deep earth and planets

地球深处和行星中氢的材料科学

• 批准号: 18H05224
• 负责人: 鍵 裕之
• 金额: $ 123.55万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-06-11 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18H05224/
• 关键词: 水素; 高圧; 中性子回折; 地球深部; 惑星深部; 地球内部; 高圧下中性子回折; 氷; 塩水和物; 地球; 惑星

これまでに高圧下でのX線回折や振動分光測定などの実験手法が確立され、地球深部や惑星深部に存在しうる水素を含むさまざまな物質の構造と物性に関する研究が進行した。研究室での室内実験とJ-PARCのパルス中性子源、SPring-8、高エネ研の放射光X線を最大限に活用し、氷高圧相、鉄水素化物、含水鉱物の構造解明でいくつかの成果が得られた。(1)氷高圧相と新規塩水和物の構造決定: 独自に開発した低温高圧下誘電率測定装置とJ-PARCにおける低温高圧条件での中性子回折実験により、新しい氷の多形（氷XIX）を発見した。氷XIXは、氷VIの水素秩序相に対応するものであるが、これまで知られてきた氷VIの水素秩序相（氷XV）とは異なる秩序相であり、一つの水素無秩序相に対応して複数の秩序相が存在することが初めて明らかになった。(2)金属水素化物の構造決定: 地球形成初期を模擬した高温高圧下での中性子回折実験を行い、鉄に取り込まれた水素量を決定し、硫黄の共存によって鉄の水素化が抑制されることが分かった。この結果から、鉄を主成分とする地球コアに含まれている軽元素候補の中で、水素と硫黄が溶け込む際の相互の影響が明らかになった。水素と硫黄が地球形成の初期段階で優先して固体の鉄と反応した後に、他の軽元素が鉄に溶けこみやすくなった可能性が示された。また、高温高圧下での放射光X線回折測定によって、Fe-H系の相関係を再検討し、相境界が従来報告されていた温度よりも150-300 K低くなることがわかった。(3)含水鉱物の高圧下での構造決定: 地球深部の含水鉱物にフッ化物イオンが取り込まれることによる影響を考察する目的で、Mg(OH)Fの高圧下での圧縮挙動とOH伸縮振動の圧力依存を実験的に明らかにした。

In the high altitude, the X-ray bending vibration spectrophotometry is used to determine the accuracy of the instrument, and the water content in the deep part of the earth is known to exist in the deep part of the earth. The study of physical properties is carried out. In the laboratory, J-PARC, neutral source, SPring-8, high temperature radiation X-ray, maximum limit of active use, high phase, hydrates, water-bearing materials were obtained. (1) High temperature Phase New Regulation Water and material production decision: to independently operate the low-temperature and high-temperature thermal energy measuring device, the J-PARC temperature, the low-temperature and high-temperature conditions, the neutrons back-to-back temperature, the new temperature XIX, the new temperature, the temperature, and the temperature. "XIX", "VI", "water order", "water order," water order, water order, water order (2) the formation of metal hydrates is determined as follows: in the early stage of the formation of the earth, under the conditions of high temperature, high temperature and high temperature, the neutrons will be folded back, the amount of water will be determined, and sulfur will coexist and be hydrated. The results show that the main components of the earth contain trace elements such as sulfur, water, sulfur and so on. In the early stage of the formation of the earth, water "sulfur", "solid", "solid", "anti-sulfur", "water", "sulfur", "solid", "solid", "anti-sulfur", "water, sulfur, sulfur High temperature, high temperature and high temperature. (3) under the high temperature of the water-bearing material, it is determined that the water-bearing material in the deep part of the earth can be used to determine the purpose of the investigation, the purpose of the investigation, the vibration force of the OH under the high temperature of Mg (OH) F, and the proof that the vibration force depends on the temperature.

项目成果

Direct evidence of the proton-dynamics crossover in ice VII from high-pressure dielectric measurements beyond 10 GPa

超过 10 GPa 的高压介电测量表明冰 VII 中质子动力学交叉的直接证据

• DOI: 10.1103/physrevb.104.214304
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Yamane Ryo;Komatsu Kazuki;Kagi Hiroyuki
• 通讯作者: Kagi Hiroyuki

Crystal structure of a high-pressure phase of magnesium chloride hexahydrate determined by in-situ X-ray and neutron diffraction methods

原位 X 射线和中子衍射法测定六水氯化镁高压相的晶体结构

• DOI: 10.1107/s2053229619014670
• 发表时间: 2019
• 期刊: Acta Crystallographica Section C Structural Chemistry
• 作者: Yamashita Keishiro;Komatsu Kazuki;Hattori Takanori;Machida Shinichi;Kagi Hiroyuki
• 通讯作者: Kagi Hiroyuki

Structures of Metal Hydroxides, Salt Hydrates, and Metal Hydrides at High Pressure

高压下金属氢氧化物、盐类水合物和金属氢化物的结构

• 发表时间: 2021
• 作者: Mei Hayashi;Hirotaka Asai;Reiko Okubo-Suzuki;Ryosuke Kaneko;Kazuki Fujii;Keizo Takao;Takeshi Yagi;Kaoru Inokuchi;Hiroyuki Kagi
• 通讯作者: Hiroyuki Kagi

High-pressure responses of alkali metal hydrogen carbonates, RbHCO3 and CsHCO3: Findings of new phases and unique compressional behavior

碱金属碳酸氢盐、RbHCO3 和 CsHCO3 的高压响应：新相和独特压缩行为的发现

• DOI: 10.1016/j.jssc.2019.121139
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Solid State Chemistry
• 影响因子: 3.3
• 作者: Iizuka-Oku Riko;Gui Weibin;Komatsu Kazuki;Yagi Takehiko;Kagi Hiroyuki
• 通讯作者: Kagi Hiroyuki

高温高圧下での Fe0.9Ni0.1 合金への水素原子の取り込みと体積膨張

Fe0.9Ni0.1合金中氢原子的掺入及高温高压下的体积膨胀

• 发表时间: 2021
• 作者: Tayo Katano;Kotaro Konno;Keizo Takao;Manabu Abe;Kenji Sakimura;Tsuyoshi Miyakawa;Masahiko Watanabe;Seiji Ito;Takuya Kobayashi;山本 真祐子;牧角悦子;鍵 裕之・市東 力・柿澤 翔・青木 勝敏・小松 一生・飯塚 理子・阿部 淳・齋藤 寛之・佐野 亜沙美・服部 高典
• 通讯作者: 鍵 裕之・市東 力・柿澤 翔・青木 勝敏・小松 一生・飯塚 理子・阿部 淳・齋藤 寛之・佐野 亜沙美・服部 高典