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。

在使用钻石砧细胞的实验中开发了一种新的加热方法（外部激光方法）。具体而言，与其直接用激光直接加热样品，而是通过将夹在钻石之间的垫片加热来进行简单而均匀的加热实验。这种技术的开发使得在高压下不使用焦耳加热技术在高压下非常均匀地加热透明样品，这是以前难以准备和处理布线。这减少了使用气体填充装置填充样品的困难，从而更容易地进行研究，而研究以前尚未通过高压和高温实验进行。作为应用程序，我们开始研究一个实验，在该实验中，使用高压弹簧-8的高压气体填充装置将H2和H2O封闭在钻石砧室的样品室中，然后在压力后用外部激光加热。通过检查液态中H2和H2O成为两个阶段的温度和压力条件，我们可以了解大气和巨型冰巨星的大气和地幔之间的边界是如何的。我们还进行了一个实验，以测量在高温和高压下实心H2O的电导率。迄今为止，最多可达30 GPA的实验已经成功，并且还获得了有关H2O超离子相的电导率的数据。还通过对Spring-8的BL10XU进行实验进行X射线衍射测量，从而可以同时获得有关电导率和晶体结构的信息。从这一点上开始，由于相变到超级离子相，可以整理原子布置的变化和电性能的变化，并研究巨型冰行星的内部结构和磁场的起源。

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