GRC Ｎｅｗｓ Letter2014.2.10

No.38

国立大学法人 愛媛大学

地球深部ダイナミクス研究センター〒790-8577 松山市文京町2-5
TEL：089-927-8197（代表）
FAX：089-927-8167
http://www.ehime-u.ac.jp/~grc/

方や親の看取り方、また自分の墓をどうするかな
ど、少々暗い話題が増えてきました。もちろんサイエンスの話もしますが…。
センター長挨拶
墓といえば昨年 12 月初めの京都出張の折に、京センター構成大近くの哲学の道と法然院に立ち寄りました。晩NEWS＆EVENTS:
秋の哲学の道は私の好きなコースの一つで、最後西研究員らの論文が Nature Geo 誌に掲載の紅葉にもなんとか間に合いました。一方、学生
PRIUS 設立記念講演会・記念シンポ
時代を京都で過ごしながら、法然院を訪れたのは
PRIUS 共同利用・共同研究課題募集
今回が初めてです。ここには河上肇、谷崎潤一郎、
創石ラボに新銘板
福井謙一などの著名人のお墓があることも、恥ず国際フロンティアセミナー
かしながらこの歳になり初めて知りました。
ジオダイナミクスセミナー
河上は京都で学生時代を過ごした者なら誰でも新人紹介
知っている（少なくとも当時はそうだった）、コミュ
海外出張報告ニストで京大マル経（マルクス主義経済学、これALUMNIレポート No.3
も死語？）の教授。また、谷崎は何度もノーベル
最新の研究紹介
文学賞の候補になったことでも知られています。
センター機器紹介No.24-25
福井は、そのノーベル賞を、化学分野では日本人として初めて受賞しました。
コミュニストと文学者とノーベル賞学者。考えてみれば私もこれらのいずれとも、全く無関係とセンター長あいさつは言えないかもしれません。人前で話すのは苦手
ですが、文章を書くほうには少々自信があり、大入舩 徹男
学受験では理学部とともに文学部も選択肢の一つでした。また 70 年代の京都では、まだまだ学生運
遅ればせな
動やコミュニズムと無縁ではいられませんでした。
がら、新年おめ自治会執行部とはいえ、人前でアジるなどとてもでとうございできない私は、もっぱらビラの原稿書きや立て看ます。今年も係でしたが。
GRC、及び昨年
また当時京大理学部で学んだ少なからぬ学生に生まれたばかとって、ノーベル賞が頭の中にあったことは否め
りの共同利用ません。もっとも私も含め、大多数は入学して１
共同研究拠点 PRIUS をよろしくお願いいたします。 月もたたぬうちに、その夢は無残に打ち砕かれる
私ごとながら、今年は還暦を迎えることになりことになります。教養部の 2 年間は講義に出た記ます。10 年前は一念発起して、50 歳にして TOEIC
憶もあまりなく、いまだに出席不足で英語と体育の初受験を決意しました。愛媛大学にできたばかの単位を落とした夢（現実ですが）を見ます。
りの「スーパーサイエンス特別コース」の一期生と「不惑」はとっくに過ぎて、「知命」も通過した
一緒に、何十年ぶりかの試験を受けたことを思いはずなのに、これら 3 人の偉人に比べると、まだ出します。誕生日にはまだ半年ほどありますが、今
まだ迷いの多い昨今です。研究面では重点を地球
回の節目の年は何をしようかと色々悩んでいます。 科学に戻すのか、あるいは物質科学で新境地を拓
一方で、この歳になるとそろそろ「お迎え」もくのか、今年は判断を迫られることになりそうです。
気になります。最近は GRC のシニアメンバー（？）
還暦は孔子の曰くところでは「耳順」、つまり人と昼食をご一緒することが多く、退職後の過ごし
1目

次国立大学地球科学研究所教授）
客員教授 Baosheng Li（ストニーブルック大学鉱物物性研究施設特任教授）
客員教授 鍵 裕之（東京大学大学院理学系研究科教授）客員准教授 舟越賢一（CROSS東海利用促進部グループリーダー）の言葉を素直に受け取れるようになる歳とのこと。
若手やシニアメンバーのご意見を素直に取り入れつつ、この機会に新たな GRC の方向性も模索した
いと考えています。

センターの構成（H26.1.1現在）



超高圧合成部門
入舩徹男（教 授）
大藤弘明（准教授）
丹下慶範（助 教）
大内智博（助 教）
Steeve Gréaux（WPI研究員）
西 真之（WPI研究員）
Wei Du （WPI研究員）（H26.1.1～）
國本健広（特定研究員）
磯部太志（特定研究員）
飯塚理子（学振特別研究員）



数値計算部門土屋卓久（教 授）
亀山真典（准教授）
土屋 旬（准教授）
出倉春彦（助 教）
市川浩樹（WPI研究員）
Xianlong Wang（学振外国人特別研究員）



物性測定部門井上 徹（教 授）
西原 遊（准教授）
木村正樹（助 教）
境毅（助 教）



量子ビーム応用部門
平井寿子（特命教授）
八木健彦（特命教授）
桑山靖弘（助 教）
木村友亮（特定研究員）❖

教育研究高度化支援室（連携部門）
入舩徹男（室長）
山田 朗（リサーチアドミニストレーター）
新名 亨（ラボマネージャー）
目島由紀子（技術専門職員）
河田重栄（技術補佐員）❖

客員部門
客員教授 藤野清志
客員教授 角谷 均（住友電気工業（株）
産業素材材料技術研究所主幹）
客員教授 Yanbin Wang（シカゴ大学GSECARS
主任研究員）
客員教授 Ian Jackson（オーストラリア
2

GRC研究員榊原正幸（理工学研究科教授）
山本明彦（理工学研究科教授）
森 寛志（理工学研究科准教授）
渕崎員弘（理工学研究科教授）
小西健介（理工学研究科准教授）
田中寿郎（理工学研究科教授）
野村信福（理工学研究科教授）
平岡耕一（理工学研究科教授）
山下 浩（理工学研究科准教授）
八木秀次（理工学研究科教授）
豊田洋通（理工学研究科准教授）
松下正史（理工学研究科講師）
仲井清眞（理工学研究科教授）
阪本辰顕（理工学研究科講師）
中江隆博（理工学研究科助教）
佐野 栄（教育学部教授）



GRC客員研究員
遊佐 斉（物質・材料研究機構先端的共通技術部門主幹研究員）
鍵 裕之（東京大学理学系研究科教授）
平賀岳彦（東京大学地震研究所准教授）
道林克禎（静岡大学理学部准教授）
川本竜彦（京都大学理学研究科助教）
大高 理（大阪大学理学研究科准教授）
重森啓介（大阪大学ﾚｰｻﾞｰｴﾈﾙｷﾞｰ学研究セン
ター准教授）
山田幾也（大阪府立大学21世紀科学研究機
構特別講師）
角谷 均（住友電気工業（株）産業素材材料技術研究所主幹）
吉岡祥一（神戸大学自然科学系先端融合研
究環都市安全研究ｾﾝﾀｰ教授）
肥後祐司（JASRI利用促進部門研究員）
浦川 啓（岡山大学自然科学研究科准教授）
山崎大輔（岡山大学ISEI准教授）
奥地拓生（岡山大学ISEI准教授）
安東淳一（広島大学理学研究科准教授）
中久喜伴益（広島大学理学研究科助教）
片山郁夫（広島大学理学研究科准教授）
中田正夫（九州大学理学研究院教授）
加藤 工（九州大学理学研究院教授）
金嶋 聰（九州大学理学研究院教授）
久保友明（九州大学理学研究院准教授）
西堀麻衣子（九州大学大学院総合理工学研究院准教授）



赤松 直（高知大学教育研究部教授）
本田理恵（高知大学教育研究部准教授）
田島文子（ミュンヘン大学客員教授）
Fabrice Brunet（CNRS研究員）
Jennifer Kung（台湾国立成功大学地球科学研究所准教授）西山宣正（ドイツ電子シンクロトロン研究所
DESY研究員）


事務
研究拠点事務課（3F）
藤村 宗 （課長）田窪 光 （チームリーダー）
外山廣子 （再雇用事務補佐員）
江口智恵子（事務補佐員）
宮本菜津子（事務補佐員）
兵頭恵理 （事務補佐員）
八城めぐみ（事務補佐員）

平成 25 年 4 月に文科省より認定された、GRC を中核とする共同利用・共同研究拠点「先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）」の設立記念講演会とシンポジウム、及び祝賀会が平成 26 年 1 月 10 日（金）に愛媛大学において開催されました。記念講演会
では、鉄系超伝導物質や透明酸化物半導体で著名
な、細野秀雄東工大教授に特別講演をしていただ
きました。引き続くシンポジウム「高圧力を利用した物質科学の新展開」では、細野先生や GRC 関連教員とともに、西山宣正ドイツ電子シンクロトロン研究員、山田幾也大阪府立大学 21 世紀科学研究機構特別講師などをお招きし、愛媛大学の理学部・工学部や学外からの関連分野の研究者の参加により、超高圧を利用した新たな物質科学的研究の展開に関する研究発表と討論が行われました。
また、夕方には愛媛大学主催による設立記念祝賀会が、これらの参加者や愛媛大学関係者の参加により開催されました。

NEWS＆EVENTSPRIUS 設立記念講演会・記念シンポ

西研究員らの論文が Nature Geoscience 誌に掲載



GRC の西真之研究員、入舩徹男教授、土屋旬准教授、丹下慶範助教（以上東工大地球生命研究所
ELSI 兼務）、西原遊准教授、藤野清志客員教授、および SPring-8 の肥後祐司研究員らによる研究
論文が、2014 年 2 月 2 日付の Nature Geoscience
誌に発表されました。西研究員らは、マルチアン
ビル超高圧実験技術・第一原理計算・放射光実験などを駆使し、下部マントル深部領域において新しい高圧型含水マグネシウムケイ酸塩（DHMS）を見出し、Phase H と名付けました。Phase H の存
在は土屋准教授により理論予測されていましたが、今回の発見はその予測を実証するものであり、マントル深部の水の挙動に関して新しい知見をもたらすものと期待されます。Phase H は 1989
年に報告された Phase E 以来 25 年ぶりの DHMS であり、東北大学らのグループにより報告されている δ-AlOOH 相と同じ結晶構造であると考えられます。
3

PRIUS 共同利用・共同研究課題募集

PRIUS では平成 26 年度の共同利用・共同研究課
題の公募をおこない、1 月末に締め切られました。
平成 25 年度は試行的に主に従来からの GRC 教員らとの共同研究者等に呼びかけを行いましたが、初の正式な募集となる今回の公募においても国内外から多数の申請が寄せられています。申請課題は
PRIUS 協議会等で審議の上、3 月の運営委員会において採択が決定される予定です。尚、申請の公募は年１回の予定ですが、公募締め切り後でも受け入れる場合がございますので、該当研究分野の対応 GRC
教員にご相談ください。詳細は GRC のホームページ（http://www.ehime-u.ac.jp/~grc/index.html）
中の共同利用（PRIUS）の項目をご参照ください。


創石ラボに新銘板

GRC の「創石ラボ」開設にご尽力いただいた前
愛媛大学長の小松正幸先生により、このたび手作りの銘板が寄贈され、創石ラボの正面に掲げられました。銘板は先生ご自身の研究対象であった、

日高山脈のマントルかんらん岩でできており、このために自ら北海道に出向かれて採取いただいたものです。また銘も先生手作りの砥部焼でできています（写真左）。また、創石ラボ内部の入り口には、やはりかんらん岩に小松先生の揮毫をもとにした
もう一枚の銘板も寄贈されました（写真右）。
創石ラボは、GRC および沿岸環境科学研究センター（CMES）が中核となり採択された 2 件のグローバル COE 事業に伴い、総合研究棟の増築部分 1
階に 2009 年に設置されました。ラボには世界最大の多アンビル型超高圧装置 BOTCHAN-6000 と、より高い圧力発生を目指した MADONNA-1500 が設置されており、新しい“石”（新物質）を創りだすことを目指しています。

“Mechanisms of phase transitions ofmethane hydrate under high pressure”
Hirokazu Kadobayashi (Msc. student,
Ehime University)
2/28 “Graphite-diamond transfomation andcrystallization mechanism in impact
diamonds”
Dr. Hiroaki Ohfuji (Associate Professor,
GRC)
３月
3/7 “Alphabet phases and the discovery ofphase H: A historical view”
Dr. Tetsuo Irifune (Director & Professor,
GRC)
3/14 “Decomposition of methane at high pressuresand temperatures”
Dr. Tomoaki Kimura (Postdoctoral Fellow,
GRC)

3/20 “High pressure experiments using quantum
beams”
Dr. Takehiko Yagi (Distinguished Professor,
GRC)
４月
4/11 “LM phases’elastics”
Dr. Taku Tsuchiya (Professor, GRC)

国際フロンティアセミナー

第49回“On the properties of silicate perovskite:strength - a key to understanding deep earthquake
mechanism and water solubility - how big thewater reservoir can be in the lower mantle”
講演者：Prof. Jiuhua Chen (Florida International
University)
日 時：2014年1月31日（金）16:30-18:00

4/18 “Towards comprehensive understanding of
forsterite rheology at high pressure”
Dr. Yu Nishihara (Associate Professor,
GRC)
4/25 “Synthesis, volume, and thermo-compressionof pyrope-grossular garnet: implications
for stability of mixing properites at highpressure and temperature”
Dr. Wei Du (Postdoctoral Researcher,
ELSI-ES, GRC)

ジオダイナミクスセミナー


今後の予定（詳細はHPをご参照下さい）



２月
2/7 “ Development of an ab initio calculation
method for liquid free energy based on
the thermodynamic integration”
Takashi Taniuchi (Msc. student, Ehime
University)

過去の講演

第366回“ Influence of majorite on mantle
convection”
Dr. Hiroki Ichikawa (Postdoctoral
Researcher, ELSI-ES, GRC)
11 October 20132/21 “ Thermodynamic properties of Fe- andAl-bearing
MgSiO3 perovskite:aninternally consistent LSDA+U study”
Dr. Xianlong Wang (JSPS Postdoctoral
Fellow, GRC)

第367回“ Making planet from chondrite”
Dr. Yoshinori Tange (Assistant Professor,
GRC)
18 October 2013
第368回“Coupled substitution of H+ and Al3+ into4

X-ray diffraction experiment”
Hideki Suenami (Msc. student, Ehime
University)
20 December 2013

dense hydrous magnesium silicate(DHMS) phases”
Dr. Toru Inoue (Professor, GRC)
25 October 2013

第374回“High pressure synthesis of Nano-layered
diamond sintered compact and its
characterization”
Dr. Futoshi Isobe (Postdoctoral Fellow,
GRC)

第369回“Experimental study on the phase stability
and transition of CaSO4 at highpressure and high temperature”
Taku Fujii (Ph.D. student, Ehime
University)“Crystal growth process of ballas, apolycrystalline spherical diamond ”
Yuhei Takeda (Msc. student, Ehime
University)
24 January 2014

“Dihedral angles of aqueous fluid in
eclogite in the deep upper mantle”
Mika Hashimoto (Msc. student, Ehime
University)
1 November 2013
第370回“Equations of state at multi-megabarpressure”
Dr. Takeshi Sakai (Assistant Professor,
GRC)
22 November 2013

新人紹介
Wei Du(WPI 研究員)

第371回“Microtexture and formation mechanismof impact diamonds from the Popigai
crater”
Tomoharu Yamashita (Msc. student,
Ehime University)“A possible reason for forming
tetragonal phase of filled ice Ichydrogen hydrate inferred from Raman
spectroscopy under low-temperatureand high-pressure”
Shingo Kagawa (Msc. student, Ehime
University)
29 November 2013

My name is Wei Du (杜蔚). I joined GRC as a
postdoctoral researcher with ELSI group on
January 1, 2014. I will work with Professor
Irifune and other coworkers on a project about
the phase relation and physical properties ofmaterials at high pressure and temperature,corresponding to PT conditions for deep inside
the earth.
I got my PhD degree on geology at Columbia
University in the city of New York in 2012. As
a graduate student, I worked with Professor
David Walker on excess volume and exsolution ofpyrope-grossular garnet. By using multi-anvil
device to increase the pressure and temperature,
we successfully synthesized pure and clear
pyrope-grossular garnets solid solution.
Synchrotron X-Ray method was used to measure
the unit cell parameter of these garnets at hightemperature or high pressure. The large
positive excess volume that we observed fromthese garnet solid solutions affects otherphysical properties of pyrope-grossular garnet,

第372回“Sound velocities of almandine underhigh pressure and high temperature”
Takeshi Arimoto (Msc. student, Ehime
University)“ Melting experiments on the lower
mantle materials using a CO2-laser
heated diamond anvile cell”
Satoka Ohnishi (Msc. student, Ehime
University)
6 December 2013
第373回“HP-HT phase relation of lunar highland
regoliths: an analog for the subductedprimordial crust in the Earth ?”Dr. Steeve Gréaux (Postdoctoral
Researcher, ELSI-ES, GRC)
“Dehydration boundary and the EoS ofchlorite under high pressure andtemperature determined by in situ
5York to Matsuyama. I am looking forward to thework at GRC and the life at Matsuyama.

for example, the bulk moduli of garnets ofintermediate composition were found to be
between ~155 and 162 GPa, which are smaller
than those of the end-members. The large excess
volume persists at high pressure andtemperature, indicating that garnet phaseexsolution at high PT condition should beobservable, which was confirmed experimentally.
Before I moved to Matsuyama, I worked as a
postdoctoral research associate at Stony Brook
University with Professor Donald Weidner. By
using D-DIA high-pressure device, we hadchances to deliver some new observation on the
structure changes during partial melting andsolid phase transition of KLB-1 peridotite
under normal stress. We found that grainboundary diffusion is much faster than bulk
diffusion thereby facilitating the phasetransitions. Partial melting occurs fast on aminute’s time scale, thus the melting rate may
be faster than the seismic time scale and may
be a dominant factor in defining the seismic
velocity and attenuation of partially molten
regions.
After I have been doing research on
experimental petrology and mineral physics forthese years, I want to explore other projects
and materials by using the technique andmethods that I have learned, especially tohigher temperature and higher pressure. At themeantime, to find a place that I can work andstay closely with my family became my priority.
Therefore, Professor Baosheng Li and Professor
Robert C. Liebermann at Stony Brook University
recommended Ehime University. They told me that
GRC at Ehime University has one of the best teamon experimental sciences to high pressure andhigh temperature and Matsuyama is a good city
to stay and close to my hometown (烟台) in China.
A former colleague, Yongtao Zou, who graduatedfrom Ehime University, also gave me a great
introduction on the staff, the experiment
facilities at GRC and the convenient daily life
at Matsuyama. Therefore, I decided to send myapplication to Professor Irifune and luckily I
got the chances to start as a researcher at GRC,
Ehime University.
Last but not least, I really appreciate all
the introductions and help from Professor
Irifune, Natsuko Miyamoto, Megumi Yashiro, Dr.
Xianlong Wang, Zhaodong Liu, Youmo Zhou and Nao
Cai. A lot of things need to be taken care forone person to move from one country to another,
but with the help from them, I did not meet any
difficulties through the translation from New

海外出張報告2013 AGU Fall Meeting 参加とノースウェス
タン大訪問

アメリカ地球物理学連合（AGU）秋季大会参加とノースウェスタン大訪問のため、昨年 12 月に約 2週間アメリカへ出張した。AGU 秋季大会は、12 月
9 日から 13 日にかけて例年通りサンフランシスコのモスコーニセンターで開催された。自身の発表としては、まず下部マントル鉱物の熱伝導率の第一原理計算とそれに基づく CMB の熱特性に関する研究結果について下部マントルのセッションで発表した。我々の研究室では、5 年程前から大学院生や出倉春彦現助教とともに鉱物の熱伝導率の第一原理計算手法開発を行ってきたが、昨年実用化に漕ぎ着け Phys. Rev. Lett.誌で公表するなどいよいよ成果も出始めたので昨年に引き続き発表を行った。静的性質の研究から輸送特性への新たな展開が望まれていた点、また我々の密度汎関数摂動理論に基づく手法が効率化と高精度化を両立していた点などにより、実験家、理論家両方から様々な反響を得ることができた。中でも UC Berkeleyの理論家 B. Militzer 氏からは、長年望まれていた方法を実現させたとの賛辞をいただいた。また
Minnesota 大のグループからは、異なるアプロー
チにより我々の計算結果がよく再現できたとの報告も受けた。
もう一つの発表では、MgSiO3 ペロヴスカイトの状態方程式に対する鉄固溶効果に関して計算した結果について、オーガナイズしていた鉱物物性計
算のセッションにおいて報告した。様々な固溶パ
ターンについて調べた結果、下部マントルの密度とバルク音速を同時に再現可能なのは Fe3+と Al が固溶したペロヴスカイトとフェロペリクレースを
パイロライト比で混合したときだけであるというのが発表の主旨であった。近年特に実験的に非パ
イロライト組成の下部マントルモデル提案がなされており、今回の発表はそれらを否定するものだ
ったが、実験家からも複数好意的なコメントをいただいた。この発表は本来我々の研究室の外国人
学振特別研究員である X. Wang 博士が発表する予定であったが、ビザ取得が間に合わず、本人が発表するという貴重な機会を逸してしまった点は少々残念であった。
その他会議全体については、ここ数年間の傾向
でもあるが、主に鉄含有珪酸塩鉱物・酸化物と金
属鉄合金の高圧挙動に関する発表が多く、「鉄」がらみの研究が盛んだという印象を持った。前者は下部マントル、後者は当然核をターゲットとして6manager として、ビームラインの設計、および LVPを使った研究に従事しています。
第 3 世代放射光施設というと日本にはSPring-8、アメリカには APS、ヨーロッパには ESRFがあります。DESY の PETRA III はドイツ単独（EU関係ではないという意味）で運営されている施設です。世界でも最も新しい第 3 世代放射光源であり、PETRA III の実験ホールの見た目も少し変わっています。SPring-8 では、円形の蓄積リングを取り囲むように円形の実験ホールが建設されています。DESY の PETRA III は、円形の蓄積リングの8 分の 1 だけを覆うような弧状の実験ホールです。
つまり、残り 8 分の 7 は実験には使っていません。
それではもったいないということで、さらに 8 分の 1 を覆う実験ホール（実際には 16 分の 1 を覆う
実験ホールを 2 つ）を建設して、ビームラインを増やそうというのが PETRA III 拡張計画です。
2014
年 2 月から建設が開始される予定でようやく建設
予定地の草刈りが始まったようです。
私が GRC から DESY に異動したのは 1 年半以上前です。実験ホールもない状態（今もまだありま
せんが…）で異動した理由は、私が赴任するまで
DESY には、LVP を使ったサイエンスを行ったことがある研究者が一人もいなかったからです。赴任後は、完全なゼロ、既存の装置も一切何もない状
態、オフィスに机と椅子とパソコン 1 台からのスタートでした。将来の研究の場となる実験ホー
ルがないので、それとは別に研究所内に実験するためのスペースを割いてもらう交渉から始まりました。これには半年くらいの時間がかかりました。
その後は 2012 年終わり頃から GRC からの装置移設（硬度計 2 台）を開始し、2013 年 4 月 26 日、小雨のちらつく金曜日の朝に、自分の研究費で購入したオフライン専用（放射光実験ハッチでは使用しない）の 1000 トンの川井型マルチアンビル型装置を導入することができました。あの朝のうれしさは決して忘れることができません。どんよりと曇った北ヨーロッパの暗い空がきれいに見えました（写真は、装置導入直後に装置会社の会長さんと）。その後、デスクトップの X 線回折装置、高圧セルを作るのに必要な加工装置などを導入し、現（写真左より J. Townsend 氏、土屋卓久教授、土屋旬准教授、C. Bina 氏）

いるが、これが現在の地球深部物質学の世界的な動向である。私の研究室でもほとんどの学生・研究員諸君がこのどちらかに関連したテーマで研究を行っている。将来ぜひ本学会で発表するようなチャンスを掴んでいってほしいと思う。
またこの学会には世界中から研究者が集まるた
め、私にとって国外の共同研究者と直接議論できる貴重な機会でもある。今年は予期せぬ喜びもあった。アリゾナ州立大のマントル対流計算グルー
プが、沈み込んだ MORB は下部マントル底部に大量に蓄積されないという結果を最近報告したが、私の最近の研究と調和的であることをわざわざ私のところに話しに来てくれたのだ。今回はこれらの他、ルイジアナ大の B. Karki 氏と立ち上げた計算
鉱物物理セッションの世話役や、Phys. Chem.
Minerals 誌のエディター会議などもあり、一週間
あっという間に過ぎたという印象だった。
その後、かねてから訪問を依頼されていたシカ
ゴのノースウェスタン大まで足を延ばし、地球深部科学グループの C. Bina 氏や S. Jacobsen 氏のもとを訪れた。同行した土屋旬准教授がここの大学院生の J. Townsend 君の博士論文指導を手伝っていることもあり、この機会に研究進行状況やその他共同研究について、様々な議論を行った。2日間の滞在であったが、その間砥部の地酒での歓迎（！）も含め大変お世話になった。この場を借りてお礼申し上げたい。
（土屋卓久）ALUMNI レポート③❖

ドイツ電子シンクロトロン研究所（DESY）
研究員
西山宣正

私は 2012 年 4 月からドイツ電子シンクロトロン(Deutsches Elektronen-Synchrotron, DESY)に勤務し、ドイツの第 3 世代放射光施設である PETRAIII の拡張計画（PETRA III extension project）の中で 建設される大容量高圧 発生装置（ Large
Volume Press, LVP）を使用したビームラインの（写真左：西山宣正氏）

7

在では一端の高圧ラボになっています。2013 年 7月の終わりからは、東工大応用セラミックス研究所の共同研究をしている研究室の学生さんを皮切
りに、ロシア、ドイツ国内の複数の大学、愛媛大学工学部などから学生さんや共同研究者に DESYに来てもらって共同研究を行っています。
2014 年 2 月から、いよいよ PETRA III 拡張計画のための工事が始まります。実験ホールの完成が2015 年 2 月、2015 年 3 月からホール内に実験ハッチの建設が始まり、2015 年 3－5 月くらいに放射光実験に使用する 6 軸プレス（一軸 500 トン）が搬入される予定です。現在は、実験ホール内、LVP
実験ハッチ近くのレイアウトを検討しています。
今後、検出器台の設計と発注などを 2014 年中に行う予定で、2015 年 12 月頃には LVP 実験ハッチにビームを導入し、高温高圧その場観察実験を開始
したい、そして 2016 年の暖かくなるころにはユー
ザーの研究者や学生さんたちに来てもらって実験をしてほしいと願っています。
DESY で 1 年半を過ごして感じていることは、
GRC の世界でも突出して恵まれた研究環境です。
私自身、GRC に所属していた時にはそれを実感として、肌身で感じることができていなかったと思います（申し訳ありません…）。ただ、GRC の世界
最高レベルの研究環境を知っているからこそ、ここ DESY においても、そのレベルを目標に実験環境、研究のネットワークを作っていきたいと思っています。GRC スタンダードを DESY に導入したからこ
そ、少なくとも高圧合成環境ではドイツ国内、あるいはヨーロッパ内でもトップレベルにあると自負しています。今後も、自立した研究者、世界の研究ネットワークに繋がる研究グループを目指して精進したいと思います。
（西山宣正）

help of Taku Tsuchiya. I had many opportunities
to present my work in international meetingsand meet so many people!
I joined the University of La Rochelle inFrance as an assistant professor in September
2012. My time is divided between teachingactivities (192h/year) and research activities.
My teaching activities are both in thedepartment of physics and in the department ofEarth science of the university. I teach optics,
semiconductors physics and the processes ofdeformation in minerals. My research projects
are now related to the incorporation ofpollutants in building materials from ab initio
calculations. In particular, I am interested in
the incorporation of hydrogen in metals with a
special focus on the interactions between H andcrystalline
defects(pointdefects,
dislocations, stacking faults and grainboundaries). This topic has many implications
for the industry in the understanding ofhydrogen embrittlement and corrosion processes.
First results may be published very soon! But,of course, I did not forget mineral sciences!
I am also interested in the incorporation ofchlorine in minerals exploited in the cement
and concrete industries such as Ca(OH)2
portlandite and gypsum. The results of thisstudy might be very helpful to understand theaction of brine on the behavior of bridge’spillar in the sea.
（Contact: Arnaud.metsue@univ-lr.fr）❖ 一般財団法人総合科学研究機構(CROSS)❖The University of La Rochelle

研究系職員 町田真一

Assistant Professor Arnaud Metsue

こんにちは、みなさん！メツエ アルノーです！
I stayed in GRC from February 2010 to June 2012as GCOE post-doc and assistant professor.
During that time, I learned a lot about mineral
physics and ab initio calculations with the8

私は、2009 年よりおよそ 3 年間、GRC にお世話になりました。GRC 着任当初は、数多くの最先端の実験装置が備わっていることとともに、研究者の多さに驚いたものでした。それまでは研究室を飛び出してのディスカッションの機会は、年数回の学会などしかありませんでしたが、GRC では「高圧」というキーワードの元いつでも皆さまとお話することができ、刺激的な毎日を送ることができました。さらに、年齢の近い若手研究者の方々と出会うことができ、時に研究のアドバイスをいた
だき、時に飲み歩き、また時に励まされつつ研究生活を行うことができました。
2011 年 9 月からは、グローバル COE 先端技術インターンシッププログラムにより、3 か月間の海外研究施設における実験の機会を与えていただきました。インターンシップでは、アメリカのテネ
シー州にあるオークリッジ国立研究所の、中性子研究施設 Spallation Neutron Source (SNS)を訪れました。SNS は、パルス中性子を利用した実験

写真：左より 3 番目、町田真一氏

施設でありまして、近年日本の茨城県東海村に建設された J-PARC と同様の世界最大レベルの中性子実験施設であります。この中で私は、高圧中性子ビームライン BL-3 SNAP でガスハイドレートの中性子実験を行いました。初めての海外での実験（生活）は、非常に不安でしたが、ここでも周りの研究者の皆さまに非常に親切にしていただき、充実した研究生活を送ることができました。さらにインターンシップ期間中に、ビームラインサイ
エンティストの Chris さんより、「引き続き SNSで研究をしないか？」とのお話をいただきまして、
2011 年よりカーネギー地球物理研究所のポスドク
として SNS で働き始めました。まさに、GRC のイン
ターンシッププログラムのおかげで次の職を得ることができたということができます。また、GRC で働いていた 3 年の間に築かれた国内外の皆さまとの人脈は私の財産でありまして、このような貴重な出会いの場をいただき本当に感謝しております。
SNS の SNAP ビームラインでは、パリ―エジンバラ(PE)プレスやダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いた高圧下における、低温～室温の物性研究が行われています。特に、中性子回折は水素などの軽元素を見ることに優れているため、氷物質の結晶やアモルファスの構造を調べる研究が盛んに行われています。このような実験施設の中で、私はメタンハイドレートや CO2 ハイドレート、水素ハイドレートなどのガスハイドレートの、構造や結晶化プロセスを調べる研究を行いました。ガスハイドレートとは、水分子が水素結合によりケー
ジ状の構造を形成し、このケージ中にゲストの原子や分子が内包された固体結晶をいいます。近年、地球の気候変動や、外惑星氷天体の形成や進化に、
ガスハイドレートが重要な役割を果たしていると考えられるようになってきましたが、その高圧物性、特に結晶化プロセスなどは不明のままになっています。そのため、ガスハイドレート物性の解
明が、氷天体の進化の推定を行うため、また地球の次世代のエネルギー資源の開発のためにも、重要な課題と考えられるようになってきました。SNS
滞在中には、アモルファスメタンハイドレートの9結晶化プロセスの一部を明らかにすることなどに成功しました。
SNS で 1 年半働いた後帰国しまして、現在は一般財団法人総合科学研究機構(CROSS)の研究系職員として働いております。CROSS は、J-PARC の特定中性子施設に関わる業務を行う登録機関でありまして、その中で私は BL11: 超高圧中性子回折装
置 PLANET の利用支援業務を担っています。また、研究分野では引き続きガスハイドレートの高圧実験を行うことを目標としまして、現在装置の開発に取り組んでいます。SNS、そして GRC で培った経験を生かして支援業務に携わっていきたいと考えております。最後に、PLANET ビームラインでは、
高圧中性子のユーザーを募集中でありまして、ぜ
ひ実験にお越しいただければと思います。
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MegaDiamondResearch Engineer

Fulong Wang

I am Fulong Wang, a research engineer, comingfrom Megadiamond, A Schlumberger Company. I
spent three years as a doctoral student andreceived my Ph.D. in geophysics from the
Geodynamics Research Center, Ehime University
in August 2012. I am serving as an researchengineer of MegaDiamond, A Schlumberger from
October 2012.
Schlumberger is the world’s leading supplierof technology, integrated project management
and information solutions to customers working
in the oil and gas industry worldwide.
Employingapproximately
123,000
peoplerepresenting over 140 nationalites and working
in more than 85 countries, Schlumberger
provides the industry’swidest range of
products and services from exploration throughproduction.
MegaDiamond became a part of
Schlumberger in August 2010. MegaDiamond
designs and manufactures advanced ultrahardmaterials used worldwide in cutting tools,
construction, oil and gas driling, and mining
applications. As an innovative leader inhigh-pressure, high-temperature technology,
we combine several decades of experience,expertise, andcreativity to provide
value-added, high-perfomance products that
address your specific application requirements.
The main production of MegaDiamond includ
Polycrystalline diamond (PCD) shear cutters,
cutting
tools,
Domed
inserts,
andPolycrystalline cubic boron nitride (PcBN)
cutting tools. Polycrystalline diamond cuttersand bits have been a significant contributor to
the greatly improved efficiencies andeconomics of oil and gas drilling over last 30
years. In 2012, PDC bits account for an
astounding 75% of foot-age drilled in oil andgas aplications and still do not appear to havepeaked in their development.
Using HPHT
technology, we produce polycrystalline diamondand polycrystalline cubic boron nitride,
offering a full range of products in full roundblanks, as well as pre-cut pieces. PCD Shearcutter is our most important production now. We
provide PCD shear cutters with diameters from11 to 19 mm and in lengths from 8 to 16 mm, ourshear cutters are produced with a diamond gradethat is effective in most applications
requiring high-impact and high-abrasion
resistance. The cutters incorporate a uniquenonplanar interface desigh for enhanced
performance.
As a research engineer, I am working todevelop the next generation PCD shear cutters.
According to the problem during the filed test,
our group is working to figure the relationshipbetween the performance and sintering
conditions out. We are going to improve ourdatabase about the impact effect of PCD shear
cutter performance, such as pressure,temperature, diamond grain size, and carbide
interface. After building this database, we candevelop the different PCD shear cutter withdifferent drilling conditions. Also thequality control of production is my main work,
we try to work out production process as
different requirment.

最新の研究紹介❖

マイクロアンビルによる超高圧発生の試み

超高圧実験技術は 1970 年代に初めて 100 GPa
を越す圧力領域での実験が行われて以来、さらなる圧力領域拡大の努力が続けられてきたが、現在
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静的圧縮実験としての最高圧力はダイヤモンドア
ンビルセル(DAC)によるもので 410 GPa (Akahama
and Kawamura, 2010)であり、400-1000 GPa 領域
は今も未開拓地である。100 GPa を越す圧力領域の実験では、新規構造をもつ物質の発見だけでな
く、電子構造の変化に伴う相転移など多様な現象が観測され、地球科学のみならず物性科学の大きな進展に寄与してきた。一方で、400-1000 GPa の圧力領域には MgO の B1-B2 相転移や、MgSiO3 や
CaSiO3 の分解反応など数多くの物質の構造相転移が理論予測されている(e.g. Karki et al. 1997,
Tsuchiya and Tsuchiya 2011)。従って、この領域での実験を可能にすることは、多くの新規構造物質の発見や地球以外の巨大惑星、さらには太陽系外惑星内部の研究にも繋がると期待される。現在までのところ 400 GPa 以上の圧力発生は衝撃波実
験などの動的圧縮手段によるしかなく、断熱圧縮による急激な温度上昇や、ごく短時間（ナノ秒オーダー）でしか保持できず分析手法が限られるといった問題点がある。その点、静的圧縮実験では粉末 X 線回折やラマン散乱といった様々な光学測定が可能になるため、静的圧縮による実現は重要である。

Fig. 1

NPD microanvil made by FIB.

こ う し た 状 況 の な か 、 Dubrovinsky et al.
(2012)が半球状のマイクロアンビルを DAC 内の試料室に組み込んだ 2 段式加圧方式により 640 GPaを発生したと報告した。ただこれには、①マイク
ロアンビルの形状制御が困難、②上下アンビルの位置がずれやすい、③試料設置が困難、といった問題点により再現性ある実験を行うことが難しい。
これに対して我々は、単結晶ダイヤおよびヒメダ
イヤを用い、極微小物体を精密に加工できる集束
イオンビーム（FIB）加工機を使ってマイクロアン
ビルの作成を行った（Fig.1）。これによりアンビ
ル形状の制御が可能になり、さらにデポジットによる固定と上下マイクロアンビルを一体型として同時作成する、試料も FIB 装置内で作成・設置するといった改良を加えて先行研究の問題点を克服した。マイクロアンビルの先端径は 3 μm とし、

圧力マーカーとして白金の薄膜を試料として用いた。発生圧力の確認のために、SPring-8 BL10XU
において粉末 X 線回折実験を行った。アンビル先
端径が非常に小さいことから、BL10XU で開発中のマイクロビームを利用した。先端部分に対して測定位置が 1μm ずれただけでも圧力値が大きく変わっていることが明らかになっており、発生圧力の評価にはマイクロビームが必須である。これまで、ヒメダイヤを用いた実験では 222 GPa、単結
晶ダイヤを用いた実験では 340 GPa までの圧力発生に成功している。ヒメダイヤに関しては粒径や微細組織など素材自体の条件を変えることができる。さらにマイクロアンビルの形状、封圧の最適化を行い、さらなる高圧力の発生に挑戦したい。
（境 毅）❖ MgSiO3 perovskite の反応縁形成カイネティ
クスと粒界拡散係数の推定
鉱物を構成する原子の拡散速度は、地球内部のレオロジーやマントル物質の非平衡性、元素移動特性等に関係する重要なパラメータである。そのため、これまで地球深部物質の原子拡散係数が広く研究されてきた。一般に、鉱物中の原子の粒界
拡散は格子拡散と比較して数桁速い。また、多くのケイ酸塩鉱物では Si が最も拡散の遅い元素であることが知られている。一方で、下部マントルの主要鉱物である MgSiO3 perovskite では、Mg 成
分の格子拡散係数が他のマントル鉱物と比較して極端に遅く、Si と Mg の格子拡散係数が同程度であるという特徴的な拡散特性を持つことが報告されている。しかしながら、粒界拡散係数についてはあまり理解されていない。また、perovskite は
マントル最下部までの非常に広い安定領域を持つため、その原子拡散係数の圧力依存性は重要な研究対象である。本研究では、MgO periclase とSiO2 stishovite を高温高圧条件下で反応させることで MgSiO3 perovskite 反応縁成長速度を明らかにし、この成長を律速する元素の特定とその粒界拡散係数の決定を目的とした。
実験には、愛媛大学設置の川井型高圧発生装置(Orange 3000 と MADONNA II)を使用し、目的の発生圧力に応じてタングステンカーバイト(25 GPa)と焼結ダイヤモンド(32-50 GPa)を 2 段目アンビルとして用いた。出発物質の MgO periclase 単結晶と SiO2 quartz 粉末は、お互いと接した状態でグラファイトカプセルに封入した。下部マントルに相当する高温高圧条件下では、これらの物質の間には安定相である MgSiO3 perovskite 反応縁が形成される。また、反応における元素の移動方向を調べるため、これらのサンプルの接触面の一部にPt marker を 挟 ん だ 。 高 圧 下 で 目 的 の 温 度(1650-2150 K)まで加熱し、15-1500 分間維持した。
回収試料は、
SEM と TEM による組織の観察を行った。
回収試料の組織観察から、すべての実験条件で
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MgO と SiO2 の反応に伴う perovskite 反応縁が確認さ れ た ( 図 参 照 ) 。 ま た 、 Pt マ ー カ ー は 常 にperovskite と periclase の間に位置していた。このことは、本実験における反応縁形成の速度は、
perovskite 中の Mg もしくは O 成分の拡散に律速されていることを示唆している。典型的な拡散律
速型の反応縁形成の場合、反応縁の幅の二乗は反応時間に比例する(放物線則)。しかしながら本研究により得られた反応縁の幅の成長は反応縁の粒成長によって抑制され、理論値とは異なる時間依存性を有した。
これらの結果を踏まえて、得られた反応縁成長速度から、Mg 成分の粒界拡散係数を、粒成長の効
果 を 考 慮 し て 計 算 し た 。 そ の 結 果 、 MgSiO3
perovskite の Mg 粒界拡散係数は Si のそれと比較して 4-5 桁程度速く、下部マントルの主要鉱物の一つである MgO ferropericlase の値と同程度だと見積もられた。今回の結果を用いると、下部マン
トル条件では perovskite 多結晶体の実効拡散係
数は粒界拡散の影響を受ける可能性がある。また、得られた拡散係数の温度、圧力依存性から、Mg 成
分の粒界拡散係数は地球の深さと共に減少すると考えられる。
（西 真之）

反射電子像による MgSiO3 perovskite 反応縁の観察センター機器紹介No.24-25❖ 走査電子顕微鏡（エネルギー分散 X 線分光装
置付）
本装置は、微細組織観察や局所化学組成分析を通して高圧実験回収試料のキャラクタリゼーションを行うための装置で、老朽化した既存の装置の世代交代を踏まえて 2014 年 1 月に納入・設置されたものです。システムとしては、日本電子社製の走査電子顕微鏡（SEM：JSM-6510LV）とオックス
フォード・インストゥルメンツ社製のエネルギー
分散型 X 線分析装置（EDS：X-Max50）より構成されます（写真）。SEM 本体は、熱電子銃（フィラメ

ント）タイプで、GRC が別に保有する電界放出タ
イプ（FE-SEM）に比べると電子ビームの細さや絶対的な分解能の面では劣りますが、電動ステージ
や最新の観察用インターフェースを備えているため、旧装置に比較して使い勝手は格段に向上しています。また、低真空（LV）観察にも対応していますので、非導電性試料の無コーティング観察や含水（ウェット）試料の観察も可能です。
一方、化学組成分析に用いる EDS 検出器は、検出素子の冷却に液体窒素を使用しない最新のドライ（電子冷却）タイプのシリコンドリフト検出器（SDD）です。この検出器は，従来の半導体検出器（SSD）に比べて計数率が 1 桁以上高く、短い測定時間で正確な定量データを得ることができます。
さらに、同社製のデータ処理・解析用ソフトウェ
ア（AZtec Energy）も従来の INCA システム以来、約 10 年ぶりに大幅改訂されており、波形解析やピーク分離性能が向上し、また、優れたドリフト補正機能も追加されています。同タイプの SSD 検
出器およびデータ解析システムは、実は昨年 10月に当センターの FE-SEM にも設置済みでして、すでに様々な鉱物試料の定量分析や元素マッピング
分析において同装置が高い性能を発揮することを確認しております。
以上のように、本装置を用いると、高圧合成試
料の微細組織や化学組成情報を局所領域より引き出すことができ、微小部 X 線回折装置やラマン分光装置などの分析と組み合わせた多角的な物質評価が可能となります。
（大藤 弘明）

このシステムは CCD カメラ内蔵のとてもコンパ
クトな硬度計と測定や解析を行う PC で構成され、装置に慣れていない方でも簡単に正確な硬度測定が可能です。
試料の硬度は単結晶ダイヤモンドでできた小さな圧子を一定試験力で試料表面に押し込み、表面に残ったくぼみの表面積と試験力から得られます。
本装置には正四角錐の形状をしたビッカース圧子と菱形の四角錐の形状をしたヌープ圧子、また、
試料表面観察や圧痕測定・解析を行う為の画像を取得する顕微鏡用の対物レンズ（×10, ×40）が多連レボルバーに設置されています。測定は、画像を CCD カメラ経由でソフトウェアに取り込み、
その画像上で被験試料の測定位置を決め、圧子を選択し、試験力、試料の形状を指定した後に測定ボタンを押します。後は自動でレボルバーが回転し、試料表面に指定した圧子、試験力で圧痕を付け、ソフトウェアが圧痕の自動計測を行い、硬度結果を表示します。この自動測長機能により人為誤差の無い結果が得られますが、手動計測も可能です。本装置では 9.807 mN (HV0.001)～19.61 N(HV2) まで 13 種の試験力が設定でき、試験力
9.807 mN～1.951 N の範囲では±1.5%以内、試験
力 1.961 N～19.61 N の範囲では±1.0%以内の試験
力精度での測定が可能です。また、40 倍の対物レ
ンズ使用時の有効測定範囲は 120×90mm です。試料を固定する試料台としては水平が出ている試料用の標準バイスの他に、傾いた試料でも水平に固定できる万能バイスを備えています。
ヌープ硬さ試験法は、セラミックス等の硬い脆
弱材料に適する試験法として開発されましたが、一般的なヌープ圧子では高硬度を示すヒメダイヤの正確な硬度測定は困難です。そこで現在ヒメダ
イヤを用いた特注のヌープ圧子の作成を検討しており、また、硬く脆い試料の圧痕の読み取り誤差を減らすため、さらに高倍率（×100 程度）の対物レンズも準備する予定で、今後はヒメダイヤな
どのダイヤモンドの正確な硬度測定も可能になると思われます。
（新名 亨）

エネルギー分散 X 線分析装置付き走査電子顕微鏡❖

マイクロビッカース硬度計

現在、当センターでは大容量超高圧発生装置を用いてナノ多結晶ダイヤモンド（ヒメダイヤ）、ナ
ノ多結晶スティショバイト（NPS）といった超高硬度物質の開発や弾性波速度測定用の均質で細粒な焼結体の合成を行っています。昨年末、これら合成試料の硬度を測定する為に、島津製作所製のマイクロビッカース硬度計（HMV-G21DT）を導入しました。

編集後記： PRIUS の共同利用・共同研究拠点としての活動、及び東工大 ELSI と連携した愛媛大サテ
ライト ELSI-ES の活動も、ようやく軌道に乗り始めました。
（T. I. & Y. M.）
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