超高圧下におけるコア物質の結晶構造、融点、熱伝導率の測定

超高压下芯材晶体结构、熔点、导热系数测量

• 批准号: 24244085
• 负责人: 廣瀬 敬
• 金额: $ 14.31万
• 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 (A)
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24244085/
• 关键词: 超高圧; コア; 結晶構造; 融点; 熱伝導率

地球コアは超高圧・超高温下にあり、実験が困難であることから、コア物質の構造や物性は未だに良く理解されていない。そこで本研究は、レーザー加熱式ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いた超高圧実験を行い、地球コア物質の状態図と物性をあきらかにしようとするものであった。具体的には、主に大型放射光施設スプリングエイトのX線を用いて、コア物質の結晶構造、融解曲線、電気伝導度を、コアに相当する135万気圧以上、4000ケルビン以上の超高圧・高温下で測定することを目的としていた。また今年度は、Fe-10wt%NiとFe-10wt%Siの結晶構造、純鉄の融解温度、純鉄の電気伝導度の測定を計画していた。他の課題が採択になったため、本研究は3ヶ月で廃止することになったが、本課題研究を遂行した4月から6月までの間に、スプリングエイトのビームラインBL10XUにおけるX回折実験により、Fe-10wt%Siの構造をコアに相当する超高圧・超高温下で決定した。結果はまだ予察的ではあるが、高温で、六方最密充填構造相単相から、六方最密充填構造相と体心立方構造相の混合相への変化を観察することができた。この試料について透過型電子顕微鏡による化学分析も試みたが、うまく化学組成を決定することができなかった。また、レーザー加熱DACを用いて、高圧高温下で純鉄の電気伝導度測定も試みた。その結果、電気伝導度の温度依存性につき、予察的な結果を得ることができた。

由于地核处于极高的压力和温度下，使得实验变得困难，对地核材料的结构和物理性质仍然知之甚少。因此，本研究旨在通过使用激光加热金刚石砧室（DAC）进行超高压实验来阐明地球核心材料的相图和物理性质。具体来说，我们将主要利用大型同步辐射装置春八号的X射线，研究135万个大气压以上、4000开尔文以上超高压下核心材料的晶体结构、熔化曲线和电导率，分别对应其目的是在高温下进行测量。今年，我们还计划测量Fe-10wt%Ni和Fe-10wt%Si的晶体结构、纯铁的熔化温度和纯铁的电导率。这项研究在三个月后决定中止，因为采用了另一个项目，但在4月至6月期间，当该研究项目进行时，在春八的光束线BL10XU进行X衍射实验，确定了Fe-10wt%Si的结构在与核心对应的超高压和超高温下。尽管结果仍处于初步阶段，但我们能够观察到高温下从六方密排结构的单相到六方密排结构和体心立方结构的混合相的变化。还尝试使用透射电子显微镜对该样品进行化学分析，但未能成功确定化学成分。我们还尝试使用激光加热 DAC 来测量高压和高温下纯铁的电导率。因此，我们能够获得有关电导率温度依赖性的初步结果。