惑星内部での水の振る舞い

地球内部水的行为

• 批准号: 22KJ0596
• 负责人: 彦坂 晃太郎
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0596/
• 关键词: 高圧物性; 巨大氷惑星; 超イオン相; ダイヤモンドアンビルセル; 液体不混和

ダイヤモンドアンビルセルを用いた実験における新たな加熱手法（レーザー外熱法）の開発を行った。具体的にはレーザーで直接試料を温めるのではなく、ダイヤモンドに挟まれたガスケットを温めることによって、簡便に均一な加熱実験が実施できるようになった。この手法の開発によって、従来は配線の準備や取り回しが難しかったジュール加熱による手法を使わずに、透明試料を高圧下で非常に均一に加熱することが可能となった。これによって、ガス充填装置を使った試料充填の難易度が下がり、従来高圧高温実験が行われてこなかった組成の研究が進めやすくなった。その応用として、SPring-8の高圧ガス充填装置を用いて、ダイヤモンドアンビルセルの試料室にH2とH2Oを封入し、加圧後にレーザー外熱によって加熱する実験に取り組み始めた。このようにして液体状態のH2とH2Oが2相から1相になる温度圧力条件を調べることにより、巨大氷惑星の大気とマントルの境界がどのようになっているかの理解が進む。また、固体H2Oの高温高圧下での電気伝導度を測る実験についても進めた。30 GPa付近までの実験が現在までに成功しており、H2Oの超イオン相の電気伝導度のデータについても取得が進んでいる。SPring-8のBL10XUで実験を行うことでX線回折測定も実施し、電気伝導度と結晶構造の情報を同時に得ることできている。ここから、超イオン相への相転移に伴う原子配列の変化と電気的特性の変化を対応付け、巨大氷惑星の内部構造や磁場の起源について研究を進めることが可能となる。

我们开发了一种新的加热方法（激光外部加热方法），用于使用金刚石砧池进行实验。具体来说，不是用激光直接加热样品，而是加热夹在金刚石之间的垫片，从而更容易进行均匀加热实验。该方法的开发使得在高压下极其均匀地加热透明样品成为可能，而无需使用难以制备和布线的传统焦耳加热方法。这降低了使用气体填充装置填充样品的难度，使得对过去未进行高压高温实验的组合物的研究变得更加容易。作为其应用，我们开始了一项实验，其中使用SPring-8的高压气体填充装置将H2和H2O密封在金刚石砧池的样品室中，然后在加压后通过外部激光热进行加热。通过研究液态H2和H2O从两相转变为一相的温度和压力条件，我们将加深对巨冰行星大气和地幔之间边界的理解。我们还进行了测量高温高压下固体H2O电导率的实验。迄今为止，高达约 30 GPa 的实验已取得成功，并且还获得了有关 H2O 超离子相电导率的数据。通过在SPring-8的BL10XU进行实验，我们还进行了X射线衍射测量，并能够同时获得电导率和晶体结构的信息。由此，将有可能将与超离子相相变相关的原子排列和电特性的变化联系起来，并推进对巨型冰行星的内部结构及其磁场起源的研究。

项目成果

Novel non-Joule heating technique: Externally laser-heated diamond anvil cell

新型非焦耳加热技术：外部激光加热金刚石砧座

• DOI: 10.1063/5.0122111
• 发表时间: 2023
• 期刊: Review of Scientific Instruments
• 影响因子: 1.6
• 作者: Okuda Yoshiyuki;Oka Kenta;Hikosaka Koutaro;Hirose Kei
• 通讯作者: Hirose Kei