GRC Ｎｅｗｓ Letter2015.2.28

No.41

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/

目

平成 26 年度でみると 103 件のうち国内が 62 件、海外からの申請がアメリカ（11 件）、フランス（7）、ドイツ（7）、イギリス（3）、オーストラリア（3）、スペイン（2）、中国（2）など計 41 件に及んでいます。全体の約 4 割が海外のグループとの共同研究であり、超高圧科学関連分野における共同利用・共同研究がグローバルに展開されつつあります。
また、研究分野については地球科学分野が 59 件、それ以外が 44 件となっており、後者は主に物性物
理学、材料科学、無機化学など、物質科学関連分
野からの申請です。約 4 割が地球科学以外の分野
からの申請であり、地球深部科学の先端的研究を
主なミッションとしている GRC を中核とした拠点ながら、地球科学以外の分野からも大きな期待が寄せられています。
中でも特筆すべきは、GRC が生み出したナノ多結晶ダイヤモンド（ヒメダイヤ）の、超高圧実験などへの応用に関する課題が 30 件と、全体の 3 分の 1 近くを占める点です。世界最大の大型超高圧合成装置、BOTCHAN-6000 を初めとする特徴ある装置・技術に加え、自らが開発したヒメダイヤを提供しての共同研究の推進という点でも、PRIUS でしかできない拠点事業が展開されていると言えます。
大型装置を用いた 10 万気圧以上の超高圧領域
での物質合成は、これまでほとんど地球科学研究者の独壇場でした。しかし GRC におけるヒメダイ
ヤを初めとした新物質開発の成功を一つの契機に、他の物質科学関連分野においてもこのような超高圧合成が盛んになってきました。
この動きは大学などの研究機関だけにとどまらず、国内のいくつかの企業が GRC と同様の大型超高圧装置を導入、あるいは導入を検討しています。
また国外においても、アメリカ、ドイツ、中国などで同様の動きが活発になっています。とりわけ中国においては、既に BOTCHAN-6000 級の装置が建造されるとともに、更に大型の超高圧合成装置の導入も具体化されつつあります。
GRC ではこれら内外の動向や PRIUS の活動状況に鑑み、愛媛大学の理学系・工学系の教員と連携し、超高圧をキーワードとした新たな物質科学関連部門の設置に向けて動き始めています。国立大次センター長挨拶
センター構成NEWS＆EVENTS:
西助教が日本高圧力学会賞奨励賞受賞
出倉助教がエルゼビア出版から表彰
県科学博物館にヒメダイヤ展示
ヒメダイヤの特番が NHK World で放映
スティショバイト中にミュオニウムを確認
GRC ホームページを刷新
国際フロンティアセミナー
ジオダイナミクスセミナー
新人紹介
インターンシップ報告
海外出張報告ALUMNIレポート No.5
最新の研究紹介センター機器紹介 No26
先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）
地球生命研究所 サテライト（ELSI-ES）

センター長あいさつ
入舩

徹男

少々?遅く
なってしま
いましたが、
本 年 も GRC
及び共同利用・共同研究拠点「先進超高圧科学研
究拠点」（PRIUS）を宜しくお願いいたします。
平成 25 年度に文部科学省により認定された
PRIUS は、初年度の試行期間を経て平成 26 年度から本格的な活動を開始しました。この間、平成 25
年度は 67 件、平成 26 年度は 103 件の課題が採択されています。当初想定していた採択数が 40-50
件ですから、予想の 2 倍以上の数です。
1

学法人化後第 3 期の開始が目前に迫っていますが、GRC ではこのような学際的分野での新たな研究展開を期し、愛媛大学における特徴ある先端研究推
進と、人材育成面での機能強化における貢献も目指したいと考えています。

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
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/
高圧実験室長）
客員教授 鍵 裕之（東京大学大学院理学系研究科教授）客員教授 八木健彦（東京大学大学院理学系研究科特任研究員）

センターの構成（H27.2.1現在）



超高圧合成部門
入舩徹男（教 授）
大藤弘明（准教授）
大内智博（助 教）
西 真之（助 教）（H26.9.1～）
Steeve Gréaux（WPI研究員）
Wei Du （WPI研究員）
Vincenzo Stagno（WPI研究員）（H26.10.1～）
國本健広（特定研究員）
小島洋平（特定研究員）
飯塚理子（学振特別研究員）



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）
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）
林 諒輔（技術補佐員）（H26.4.1～）

GRC研究員山本明彦（理工学研究科教授）※GRC研究員はPRIUS設置に伴い、順次委嘱を休止しています。

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）

❖（H26.4.1～）

客員教授 舟越賢一（CROSS東海利用促進部
主任研究員）
客員准教授 丹下慶範（（公財）高輝度光科学研究センター利用促進部門研究員）



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）
道林克禎（静岡大学理学部教授）
市田良夫（CBN＆D ナノ加工研究所所長・宇都宮大学名誉教授）
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）アドバンスマ
テリアル研究所技師長/フェロー）
肥後祐司（JASRI利用促進部門研究員）
山崎大輔（岡山大学ISEI准教授）
奥地拓生（岡山大学ISEI准教授）
片山郁夫（広島大学理学研究科准教授）
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）
Fabrice Brunet（CNRS研究員）※GRC客員研究員はPRIUS設置に伴い、順次委嘱を休止しています。



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）
アドバンスマテリアル研究所技師長/フェロー）2

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 （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）
長野絵理 （事務補佐員）

誌 “Materials Science in Semiconductor
Processing”における審査員としての貢献が高く評価され、2014 年の Outstanding Contribution
in Reviewing により表彰されました。
GRC 数値計算部門では、物性物理学的手法に基づく先端的研究を推進しています。同助教も物理学科の出身ですが、第一原理計算に基づく地球深部の研究とともに，物質科学的研究においても業績をあげています。この度, Materials Sciencein Semiconductor Processing 誌において，2013
年 2 月から現在に至るまで 8 編の同論文の査読を行い，全査読者の中からトップ 10%以内の者として選ばれ，表彰されたものです。国際誌の論文査読には多くの時間が必要な中，出倉助教の活動は関連研究コミュニティへの貢献として高く評価されます。

NEWS＆EVENTS

西助教が日本高圧力学会賞奨励賞受賞


平成 26 年 11 月 22 日（土）～24 日（月）に徳島大学で開催された日本高圧力学会主催の第 55
回高圧討論会において、GRC の西真之助教が、同学会から新進気鋭の研究者に授与される奨励賞を受賞しました。
高圧討論会は長い伝統を持つ学際的な会議で、第 55 回目にあたる本年は 400 名余りの参加のもと徳島大学で 3 日間に渡り開催されました。会期中に開かれた総会において、同学会賞 1 名、及び西助教を含む 2 名の奨励賞授賞者に賞状と副賞が授与されました。奨励賞は、35 歳以下の会員の中から高圧力の科学と技術に関する新進気鋭の研究者 2 名以内に授与され、西助教の受賞理由は「マントル及び沈み込むプレート物質の高温高圧下での安定性と動的挙動の解明」です。
西助教は平成 26 年 9 月より助教に採用され、大型超高圧装置と放射光を組み合わせ、マントル及び沈み込むプレート物質の相転移やその動的挙動に関する先進的研究成果を挙げており、下部マ
ントル領域における含水高圧相“Phase H”を発見(Nishi et al., Nature Geoscience, 2014 をご参
照下さい) するなど、国際的にも大きな注目を集めています。


県科学博物館にヒメダイヤ展示

GRC で合成されたナノ多結晶ダイヤモンド（ヒメダイヤ）が、新居浜市の愛媛県総合科学博物館
において、展示されています。
県立科学博物館で開催される企画展「教授を魅了した大地の結晶～北側隆司鉱物コレクション
200 選～」（平成 27 年 2 月 14 日（土）～4 月 5 日（日））では、鉱物収集家として著名な故北川隆司広島大学教授（鉱物学）が収集し、国立科学博
物館に寄贈された多くの鉱物が公開されます。この企画展の一環として、GRC が開発に成功した、「世界最硬」ナノ多結晶ダイヤモンド（ヒメダイヤ）数点の展示も行なわれることになりました。
なお、展示されるヒメダイヤは、企画展終了後も同博物館に貸し出されて常設展示される予定です。

出倉助教エルゼビア出版から表彰



ヒメダイヤの特番が NHK World で放映

地球深部ダイナミクス研究センターで開発されたナノ多結晶ダイヤモンド（ヒメダイヤ）に関する特集番組が、NHK の海外向け英語 TV プログラム“NHK World” において 2015 年 2 月 17 日（火）に放映されました。
“NHK World” は NHK が海外向けに英語で放映しているプログラムで、TV 部門では世界 140 か国に配信されています。この中で週に１度放映されている、日本の先端技術と自然科学の成果をレポートする “Science View”（2 月 17 日付）の “TheGRC の出倉春彦助教が、エルゼビア出版の国際
3leading edge” コーナーで、ヒメダイヤに関する特集番組が放映されました。
番組では “Not just a pretty face! The birthof the super diamond” のタイトルのもと、地球
深部ダイナミクス研究センターでの取材や入舩センター長らへのインタビューを基に、約 20 分間に渡りヒメダイヤの合成方法・特徴・応用や、開発の経緯などについて解説されました。
地球深部ダイナミクス研究センターでは、国内
5、国外 20 余りの研究グループとの間でヒメダイ
ヤを用いた様々な共同研究を進めています。ヒメ
ダイヤを利用した研究は、本年度から本格的に活動を開始した共同利用・共同研究拠点「先進超高圧科学研究拠点」（PRIUS）の重要な柱の一つとなっており、今回の報道を機に更に国際的共同研究が活発化するものと期待されます。

BOTCHAN-6000 を用いて合成され、西山宣正准教授（現ドイツ放射光研究所研究員）・入舩徹男教授
により提供されました。本研究成果はネイチャー
出版グループのオンラインジャーナル
Scientific Reports の 2015 年 2 月 13 日号に発表されました。
GRC ホームページを刷新

 スティショバイト中にミュオニウムの存在を確認

2001 年度の GRC 設立に伴い、目島由紀子技術専
門職員により作成・管理・更新されてきたホーム
ページが、このたび全面改定されました
スティショバイトの結晶構造と GRC で合成されたナ（http://www.grc.ehime-u.ac.jp/）。今回の改定
ノ多結晶スティショバイト。
はこの間の GRC の大きな発展、特に最近の共同利
用共同拠点（PRIUS）化、及び WPI サテライト（ELSI地球内部には含水鉱物などとして、多量の水がES）活動などに対応するためです。新ホームペー
存在すると考えられています。本研究では水を構
ジは、土屋旬准教授を中心とした WEB 委員会によ成する水素が、従来考えられていたように水酸基
り、作成・運用されており、今後更に高度かつわ（OH—）としてだけではなく、原子状の中性水素（H0）
かり易く、またより迅速な情報発信を行うことをとして、地球内部の鉱物中に存在する可能性を、目指しています。
ミュオン・スピン回転（µSR）法を用いて検討しました。測定に用いられたのは地球内部の重要な鉱 国際フロンティアセミナー物である、石英（SiO2）の高圧相「スティショバイト」です。
測定の結果、スティショバイトに注入されたミュオン（陽子の軽い同位体に相当）の多くが、ミュオニウム（中性水素に相当）として結晶格子の隙間に存在することが明らかになりました。この発見は、地球の深部マントルに、これまで想定外であった中性水素が存在する可能性を示唆するものです。今後、地球内部における水素の循環や、地球の進化・ダイナミクスの解明に向けて、高圧鉱物研究の新しい展開が期待されます。
第52回
本研究は、東京大学の船守展正准教授・高エネ“Ab initio equation of states for planetary and
ルギー加速器研究機構の門野良典教授らを中心に
exoplanetary modeling The interface between
進められました。ミュオン・スピン回転法によるSeismology and Mineral Physics”
測定には多量の試料が必要であり、測定に用いられたナノ多結晶スティショバイト（図 2）は、地球
講 演 者 ： Dr. Stephane Mazevet (Director,
深部ダイナミクス研究センターの大型超高圧装置
Laboratoire Univers et Théories, Observatoire4

de Paris)
日 時：2014年12月17日（水）16:00-18:00

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）

４月
4/10 (Advanced Science Seminar)“Making transparent nano-polystalline
ceramics with large-volume multianvil
apparatus”
Dr. Tetsuo Irifune (Director & Professor,
GRC)
4/17 “Redox melting in the Earth’s lowermantle: implications for the presenceof low seismic velocity anomalies”
Dr. Vincenzo Stagno (Postdoctoral
Researcher, ELSI-ES, GRC)
4/24 (Advanced Science Seminar)“Growth kinetics of forsterite reaction
rim at high-pressure”
Dr. Yu Nishihara (Associate Professor,
GRC)
５月
5/8 “High pressure experimental studies on
Tagish Lake Meteorite - Contribution ofvolatile rich material to the Earth's
accretion”
Dr. Wei Du (Postdoctoral Researcher,
ELSI-ES, GRC)


過去の講演

第 400 回(Advanced Science Seminar)“Recent progress for stability andwater solubility of hydrous andnominally anhydrous minerals in the
mantle”
Dr. Toru Inoue (Professor, GRC)
31 October 2014

Atsushi Hase (Msc. student, Ehime
University)
14 November 2014
第402回“Ab initio free energy calculationsof liquids and crystalline solids
based
on
the
thermodynamic
integration method: Melting of the
rocky core in Jupiter”
Takashi Taniuchi (Msc. student, Ehime
University)“ Numerical simulation on thermal
convection of highly compressible
fluid with Depth-dependent thermal
conductivity: Implications for the
mantle convection of super-Earths”
Mayumi Yamamoto (Msc. student, Ehime
University)
21 November 2014
第403回“Planetary interiors inferred fromhigh pressure experiments on H2O and
MgO”
Dr. Tomoaki Kimura (Postdoctoral
Fellow, GRC)
28 November 2014
第404回“Melting experiments on the MgO-MgSiO3
system under the lower mantle
conditions”
Satoka Ohnishi (Ph.D. student, Ehime
University)“Synthesis of high-quality polycrystalline grossular garnet underhigh pressure and high temperature”
Koji Kawakami (Msc. student, Ehime
University)
5 December 2014
第405回“Water solubility in Al-bearing
bridgmanite”
Sho Kakizawa (Msc. student, Ehime
University)“Reaction between magnesite andreduced C-H-O fluid under highpressure and high temperature”
Shunta Ikawa (Msc. student, Ehime
University)
12 December 2014

第401回“Stability of (Mg,Fe)SiO3 perovskite
at high pressure and high temperature”
Takeshi Arimoto (Ph.D. student,
第406回“Post-perovskite phase boundary of FeEhime University)
and Al-bearing MgSiO3”
Dr. Xianglong Wang (JSPS Postdoctoral“Solid solution effect of Fe2+ and Fe3+
Fellow, GRC)
23 January 2015
on the elastic property of MgSiO3
bridgmanite:aninternally
第407回 (Advanced Science Seminar)consistent LSDA+U study”“Stability of phase H in the lower
5mantle”
Dr. Jun Tsuchiya (Associate Professor,
GRC)
6 February 2015

さでした。近年、カナダでは、ダイヤモンド鉱床の探査が国を挙げて進められており、10 社を超えるコンサルタント会社が鉱山の新規開拓にしのぎを削っているようです。カナダ人参加者の半数は第408回 (Advanced Science Seminar)
そのようなコンサル関係者でした。4 日間に渡る“Crystallization of diamonds in mantle
プログラムの中、会場に“缶詰め”で、地球深部- current understanding –”におけるダイヤモンドの成因論から、地表におけDr.
HiroakiOhfuji(Associate
るキンバーライト（ダイヤモンドの母岩）パイプ
Professor, GRC)
13 February 2015の探査まで、最新の知見、解釈が各講師によって紹介された後、皆で熱い議論を交わしました。
第409回“Density measurements of iron alloys”
地球深部におけるダイヤモンドの成因論に関し
Dr. Yasuhiro Kuwayama (Assistantては、興味のある方も多いかと思いますが、カー
Professor, GRC)
20 February 2015
ネギー研究所の Steven Shirey 氏を中心にまとめられた最新のレビューによると、ダイヤモンドの第410回“Direct sound velocity measurements
生成は，metasomatic な（交代反応）プロセスであof pyrolite at mantle transition zone
ると考えられています。例えば、安定大陸下部のP,T conditions”
リソスフェアにおける場合、地殻起源の変成岩、Dr. Steeve Greaux (Postdoctoral
エクロジャイト（有機物由来の炭素を含む）と周Researcher, ELSI-ES, GRC)
囲のマントルかんらん岩との間の酸素フガシティー
27 February 2015
（還元度合い）のコントラストによって、両者の境界部でダイヤモンドが晶出すると推測されています。このプロセスにおいて重要な役割を果たしているのが、CO2 や H2O，CH4 などの成分よりなる C海外出張報告
H-O 流体であり、実際、流体包有物として多くのダイヤモンド中にその証拠が保存されています。
 International Diamond School 2015
私自身も指導学生の竹田侑平くんと一緒に進めてきた微結晶の放射状集合よりなる球晶ダイヤモ
2015 年 1 月 27～31 日にかけてイタリアで開催
ンド、Ballas の結晶化プロセスに関する研究成果されたワークショップ「International Diamondをポスター発表で紹介し、高い評価を得ました。
School」に参加してきました。イタリアとは言っダイヤモンド研究を行っている同コミュニティにても、陽気な日差しと地中海の香りが広がるナポ
おいても、純粋に鉱物・結晶学的見地より（最新
リやヴェネチアではなく、オーストリアとの国境の分析技術を応用して）ダイヤモンドの結晶成長近くに位置する小さな町でした。羽田からフラン
プロセスを調べている研究者はほとんどおらず、クフルトへ飛び、小型機に乗り継いでオーストリ
これまでの我々の研究の意義、方向性は確かなもアのインスブルックへ移動、一泊して翌朝列車でのであったと実感した一方で、（反論歓迎！の）深また移動という長旅でした。
（当然といえば当然でい議論を交わすことはできず、多少のむなしさもすが）欧州における各都市は列車で全て接続され残りました。
ていて、今回乗車した列車の路線も北はドイツのさすが Diamond School と銘打っているだけあ
ベルリンから、南はイタリアの先端、長靴の先のり、中盤には，グラスゴー大学の Jeff Harris 氏
さらに先（シシリー島のパレルモ）までつながっの原石コレクションから、ダイヤモンドの形態やています。インスブルックから特急で 1 時間半ほど南下して目的地のブレッサノーネ（BressanoneBrixen 駅）に着きました。ちなみに，駅名の前半はイタリア語、後半はドイツ語表記です。第一次大戦中、同地域はオーストリア領でしたが、現在でも半数以上の住民がドイツ語を使用しているようです。
ワークショップは、パドバ大学の研修施設で行われました。パドバ大学のキャンパスはヴェネチ
ア近郊にありますが、研修施設は、静かな避暑地であるブレッサノーネにあります。今回で発足後2 回目（4 年ぶり）のスクールには、13 か国から100 名ほどの研究者や鉱山開発関係者の参加がありました。意外だったのは，カナダからの参加者の数で、ホスト国のイタリアについで 2 番目の多町の様子とワークショップの雰囲気

6

内部包有物の顕微鏡観察を行ったり、ソフトウェアを用いて包有物周辺の残留応力を計算する実習も挟まれており、まさに“ダイヤモンド漬け”の充実したワークショップでした。4 年後の次回が今から楽しみです。
（大藤 弘明）

集中している感じがしました。特に下部マントル
組成、核、核マントル境界に関する研究がほとん
どだったようです。これらが重要なテーマである
ことは確かですが、もうすこしバリエーションがあってもよいかという気がします。
ちなみに、帰り際に一人で電車に乗っていたら、知らない年配の女性に「大きなスーツケースをか❖ AGU 参加報告
かえた子供」と思われたのか、ニッコリ微笑みかけられて頭をいきなり撫でられた、という衝撃体
アメリカ地球物理学連合(AGU)の秋の学会が験も最後にありました。アメリカ人はフレンドリー2014 年 12 月 15 日～19 日まで行われ、土屋旬ほ
で良いのですが、通りすがりにいきなり道を尋ね
か GRC から数名が参加しました。毎年のように参加している学会ですが、今年は色々と大変でした。 られたりしますし（何度も）、異国で一人行動する
まず、飛行機の予約が日曜日の深夜(早朝)出発で、 日本人にとっては驚くことが多すぎます。そして、
土曜日の夜に到着するということをすっかり忘れ、 いろいろイレギュラーなことがあったためか、帰国するや熱をだしてしまうという、多くは自業自ホテルの予約から失敗し（日曜から予約していま得でありますが、なんとも調子の狂う学会参加でした）、現地で予約変更するはめになりました。ホ
した。
（土屋旬）
テルは無事予約変更できたので、事なきを得ましたが、その後もトラブル（？）続きでした。
初日の学会参加受付は長蛇の列であり、事前に支払を済ませているにもかかわらず、並び始めてから名札を受け取るのに、２時間以上かかりました。
（混雑が予想されるので、前日の夕方にレジス
トレーションを済ませておくほうがよいとメール
は受け取っていましたが、当日の朝早めにいけばよいという考えが甘かったです。
）AGU に参加した
ことのない学生さんは、これでこの学会の規模がわかると思います。また、今年は会場の一部が使用できないということで、鉱物物理や地球深部のセッションは近くのホテルの会議場が講演会場になっていましたが、中にはスクリーンのすぐ前に
UC Davis の松井宏晃博士（右）とポスター会場にて太い柱があるような部屋もあり、多くの参加者に不評でした。
さらに、これはポスターセッションで知り合い
ALUMNI レポート⑥の研究者から教えてもらったのですが、今年からネームバッジに IC チップが埋め込まれており(RFID というそうです)、誰がどこにいるかがすべ❖ （公財）高輝度光科学研究センターてわかるようになっているとのことでした。その利用促進部門研究員 肥後祐司
方は、IC チップをバッジからはがして、「我々のチ ッ プ に は ALIEN( エ イ リ ア ン ) と 書 か れ て いる・・・」と、皮肉をこめて言っていました。実際にはどの会場に何人くらいの人間がいるかをカウントする程度の簡易的なものだったようですが、事前にあまり周知されていなかったため、行動が監視されていると不快な思いをする方もいたようです。
今年の AGU では私は地球深部のセッションで招待講演を依頼されており、下部マントルにおける含水相の研究についての発表を行いました。ポス
ターセッションでも多くの研究者と有意義な議論ができたので、この点に関しては非常に満足しています。学会中には東工大 ELSI のメンバーとの会
私は 2007 年 8 月から（公財）高輝度光科学研究
食や、ハーバード大の石井水晶さんのグループのセンターに所属し、大型放射光施設 SPring-8 の高夕食会にも呼んでもらい、いろんな人との交流を
温高圧ビームライン（BL04B1）のビームライン担持てたことが収穫でした。今年の AGU での固体地
当者として勤務しています。
球の研究発表に関しては、ある限られたテーマに7

私と GRC の関わりは愛媛大学理学部地球科学科の研究室配属の 1998 年に遡ります。当時は理学部のイチ研究室で、学生には古い木製の実験机が与えられ、デスクワークからパーツ作りまですべて
その机で行ったことを思い出します。研究室には常に 24 時間誰かが居り、1 日のほとんどを研究室で過ごし、非常にアットホームで居心地が良かったことを思い出します。研究では、先生方が国内外の学会や研究室訪問に積極的に参加・同行させていただき、研究の楽しさを教えていただくととも に 、 多 く の 研 究 者 との 交 流 が で き ま し た 。
SPring-8 での実験も学部 4 年生から一線で参加でき、今日の大きな糧となっています。その後、地球深部ダイナミクス研究センターの設立を期に、博士課程と博士研究員時代を非常に潤沢な設備の中で研究をおこなえたのも非常にラッキーであったと思います。
SPring-8 の BL04B1 には 2 台の大型の川井型高圧発生装置（SPEED-1500、 SPEED-Mk2）が設置されており、最大 1500 トンの荷重下で高圧高温実験が可能です。通常、SPring-8 では測定手法ごとに様々なビームラインがあり、ユーザーは測定したい手法に合わせて各ビームラインに試料を持ち込
んで実験します。しかしながら、高圧発生装置が非常に大きく移動ができないため、BL04B1 では 1
つのビームラインで様々な測定が可能となっています。白色 X 線による X 線回折（XRD）測定や X 線
ラジオグラフィー観察は高圧セル内部の観察や試料の結晶構造を高圧高温下で測定できる最も重要な機器です。また、単色 X 線（30-60keV）と 2 次
元検出器（IP 又は大面積 CCD）による 2 次元 X 線
回折像から試料中の応力の評価も可能となっています。近年、世界中の放射光施設に BL04B1 と同様の川井型高圧発生装置の導入が進んでいますが、
BL04B1 で特筆すべき成果として、焼結ダイヤモン
ドアンビルを用いた超高圧発生があげられます。
BL04B1 では最近 100GPa を超える圧力発生に成功しており、大型プレスを用いた圧力発生としては世界で突出した超高圧の発生に成功しています。
一方で X 線による測定と並行して様々な物理量の測定もおこなわれています。代表的なものは超音波法による弾性波速度、アコースティック・エミ
ッション測定、電気抵抗測定などです。これらはいずれも地球内部構造や化学組成を推定する上で非常に重要な情報を与えてくれます。
BL04B1 は共用ビームラインであり、研究課題申請にパスすれば誰でも使えるビームラインです。
地球科学だけではなく、材料合成や物性物理分野でも重要な情報が得られる可能性を秘めています。
是非気軽に相談していただき、BL04B1 で実験をし
ましょう。

❖

Institute of Nuclear Physics and Chemistry(INPC) China Academy of Engineering Physics (CAEP)
Associate Professor, Leiming Fang
8

More than three years have passed since I
left GRC, Ehime University. I stayed in there
from October 2008 to October 2011 to finish
my PhD with the support of G-COE program.
During that time, I learned a lot about highpressure synthesis and characterization
techniques with the help of my supervisors
Prof. Irifune and Ohfuji-san, and other GRC
members.
I joined the neutron scattering techniqueand application group of Institute of Nuclear
Physics and Chemistry (INPC), China Academyof Engineering Physics (CAEP) since November
2011 as a postdoctoral in first two years andthen become an associate professor after that.
As one of the biggest research complex in
China, CAEP which is located at Mianyang(Sichuan province) is related to numerous
fields from basic research to defense
technology. A reactor neutron source (China
Mianyang Research Reactor, CMRR), which isone of the only three neutron sources forneutron scattering in China, was newly built
and operated at CAEP. Based on it, six
spectrometers have been finished and comeinto
service,includingtwoneutrondiffraction spectrometers, one residual
stress neutron spectrometer, one small angle
neutronspectrometer,one
neutronreflectometer,andone
tripleaxis
spectrometer. I am responsible for theestablishment and development of the highpressure in-situ neutron scattering with mycolleagues. Recently, we have realized thehigh pressure condition of in-situ neutron
diffraction up to 10 GPa by using a newly
designed large-volume panoramic-type opposedanvil cell, which is the first time in China.
There are very advanced neutron scattering
centers like J-PARC in Japan and many memberswith rich experiment skill and experience on
neutron scattering in GRC, so, I and mycolleagues in our institute are looking
forward to establishing close and sustained

collaborations with GRC in this field.

測され、低温高圧下ではゲスト分子の秩序化とホストのプロトン秩序化が重畳して起きていることが示唆された。
HH についても 2 GPa 以上では 3 つの相の存在が最新の研究紹介
明らかとなった。HH の filled ice Ic 構造はホス
トが氷 Ic であることから従来立方晶と考えられ❖ ガスハイドレートのゲスト配向秩序化及びホていたが、理論計算により低温高圧下で正方晶にスト水素結合対称化による高圧安定化プロセスなることが予測された。本研究では正方晶化を実験的に検証し、ラマン分光によりゲスト分子の秩
メタンハイドレート（MH）は燃える氷として次序化により分子の対称性が下がり、ホストが正方世代のエネルギー資源として期待され、水素ハイ晶になることを示した。さらに 40 GPa 以上でも、ドレート（HH）は水素貯蔵媒体として注目される
重水-重水素置換試料の実験により別の配向様式物質である。また両ハイドレートとも太陽系の氷によるゲスト秩序化相の存在を示し、水素結合対
惑星・衛星や最近相次いで発見される系外惑星の称化は 60 GPa 以上で起きることが示唆された。
構成成分と考えられ、惑星科学的にも重要な物質
図は MH と HH についてゲストの配向秩序化やホである。ガスハイドレートは低圧下では水分子（ホストの水素結合対称化に関連する相変化の概念図
スト）が水素結合でケージを形成し、その中にゲを示したものである。MH は約 20 GPa でゲストのストが包有されたクラスレート構造を取る。約 2
配向秩序化が起きそれに誘起された軸比変化を生GPa 以上になるとケージ構造は保たれず、filled
じる、40 GPa では別の配向様式による相変化が起ice 構造という、氷あるいは氷に類似したフレー
き、この時ホストの結晶系も変わる。60 GPa 以上
ムワークの空隙にゲスト分子が満たされたようなで今度はホストの水素結合対称化に関連する相変構造をとる。MH の場合 filled ice Ih 構造（斜方化が起きると考えられる。HH は約 20 GPa でゲス晶）、HH の場合 filled ice Ic 構造（立方晶）とトの配向秩序化により正方晶に相変化し、45 GPa
なる。MH と HH の filled ice 構造は室温下で 86
で別の配向様式か全部が秩序化する相変化が起き、GPa という高圧まで存続し、際立った高圧安定性
さらに 60 GPa でホストの水素結合対称化に関連を示す。しかし、低温高圧下での相変化に関するする相変化が起きるという描像が描けると考えら
研究はほとんど行われていなかった。また、水素れる。MH と HH の卓越した高圧安定性はゲストの結合を持つ物質系では高圧下での水素結合対称化や低温下でのプロトン秩序化は重要な課題であり、 段階的な配向秩序化の進行により誘発される相互作用の強化により、次いで、ホストの水素結合対
古くから実験や理論により研究されてきたが、ガ称化により獲得されていくものと考えられる。(平スハイドレートでは研究は限られていた。そこで井寿子)
我々の研究グループでは MH と HH について低温高
圧実験を行い、相変化を明らかにし、新たに形成
Methane hydrate
される相とゲストの配向秩序化や、ホストの水素
Original FIIhS
Guest ordered FIIhS
HP-phase
lower symmetry
結合対称化との関連について検討し、ガスハイド
ortho
ortho
Absorbed
host
レートの高圧安定化プロセスを提案した。
as anisotropic
Symmetrization
contractionof hydrogen bondwithin same
高圧発生にはクランプ式 DAC を用い，低温発生
different
ordering
disordered
ordered structuremannerにはヘリウム冷凍－クライオスタットを用いた。
Or +
guest
圧力範囲は 2 GPa～77 GPa で，温度範囲は 30 K～
60
20
40
300 K で行った。MH では X 線回折およびラマン分
Hydrogen hydrate
Guest ordered FIIcS
Original FIIcS
HP-phase
HP-phase2
光により 2 GPa 以上で 3 つの相の存在が明らかと
tetra
cubic
lower symmetry
なり、それらの存在領域を示した。すなわち、20Symmetry
host
Symmetrization
changeGPa 以下ではゲストメタン分子が自由回転していof hydrogen bonddifferent ordering
る相、それ以上ではゲスト分子の回転が抑制され
manner (or totally)
disordered（partially）ordered
配向が秩序化し、それにより相互作用が変化し斜
guest
spherical
lowered shape
方晶ではあるが軸比が変化する相、さらに、40 GPa
20
40
60
Pressure (GPa)以上では別の配向様式によるゲスト秩序化相の存図：ゲスト配向秩序化とホスト水素結合対称化によ在が明らかとなった。従来 40 GPa 以上の相は水素る安定化プロセス
結合対称化に関連する相と解釈されてきたが、本研究で重水をホストとする実験を行った結果、ゲ❖The origin of diamonds by chemistry andスト配向秩序化相であることが示され、水素結合
mineralogy of trapped nano-inclusions
対称化による相は 60 GPa 以上に存在することが示唆された。また、MH ではそれぞれの相境界が負Natural diamonds represent an importantの傾きを示すが、これはホストのプロトン秩序化
tool to understand the geochemical processesの進行による体積変化に関連する現象であると推occurring in the Earth’s interior. During
9their growth, diamonds can trap fluids and/or
mineral inclusions, which are consideredpristine witnesses of the surrounding
forming-media. In addition, the compositionof these inclusions along with the internal
structure of the diamonds can provide
invaluable information regarding the chemicaland physical conditions at which diamonds
formed in the interior of the Earth.
However, mechanisms for the formation of
diamonds are also revealed by tinyminerals/fluids (50-250 nm in diameter)
trapped in fibrous diamonds. Because of thenanometer size, the investigation of theseinclusions can only be accomplished using thetransmission electron microscopy techniqueassisted by focused ion beam for thin (about
100 nm thick) sample preparation. This is thecase of a fibrous diamond from Sao Luis
(Brazil) where tiny touching minerals wereidentified along with hypersaline fluids
within an amorphous matrix (Figure 1).
Mineralogical and chemical analyses performed
by TEM showed this fibrous diamond being
particularly
richin(K,Na)Cl-bearing
inclusions along with euhedral phases such as
mica, (Ca,Mg,Fe)CO3 solid solutions andapatite in the outer part, while the inner partlikely crystallized from a SiO2- rich fluids.
The presence of nano-inclusions (minerals/
fluids) along dislocations suggests that the

diamond itself may have grown by adislocation-controlled growth mechanism as
previously described in literature.
In addition, the association of carbonate +mica + apatite + brine is widely accepted tobe representative of diamond-forming media
that crystallizes during cooling of the
primary hydrous fluid, carbonatitic incomposition. The presence of this mineral
assemblage,
therefore,
impliesthat
precipitation of diamond can occur atconditions where the reduced form of carbon-diamond- and its oxidized form -carbonatecan coexist within the lithosphere. (V. Stagno)

センター機器紹介 No.27❖

レーザーマン分光光度計

レーザーラマン分光光度計と DAC 用ステージ

当センターではこれまで長らく使用してきたラマン分光装置を更新し、2014 年 9 月に日本分光社
製のレーザーラマン分光高度計（NRS-5100gr）を搬入しました。
ラマン分光法は赤外分光法と同様に物質に光を照射し、分子の振動情報を得る振動分光法です。
赤外分光法では光と物質の相互作用による分子の振動エネルギーに相当する吸収現象を利用します
が、ラマン分光法は入射光に対して分子の振動エ
ネルギー分だけシフトしたラマン散乱現象を利用する分析手法です。
本装置は試料に光を照射するレーザー光源、試料の微小領域に光を照射するための顕微測定部、ラマン散乱光を分光する分光器および分光した散乱光を検出する CCD 検出器からなるラマン分光高度計本体とそれを制御し、検出器が得た信号をラマンシフトとして表示する PC 部で構成されています。
励起用レーザーは出力 50mW、発振波長 530nm のグリーン半導体レーザーで、分光器に焦点距離

Fig.1 Natural diamond from Sao Luis (Brazil)
shows growth zones (Up). A Bright-Field TEM
image (Down) showing nano-inclusions representativeof CO2-rich fluid from which diamond might haveformed.

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300mm の収差補正型ツェルニターナ配置のシング
ルモノクロメーターを採用することで、検出器上の結合性能を高め、高品位なスペクトル測定が可能です。測定波数範囲は 50cm-1～8000cm-1 で 0.1cm1以下の高い波数再現性能力を持っています。顕微鏡部には 5 倍、20 倍、100 倍の対物レンズと倍率
20 倍、作動距離 25mm の超長作動対物レンズが設置されています。標準の試料ステージの他に当センターで一般的に使用している対称型 DAC 用のス
テージも用意してあり、この超長作動対物レンズと組合せることで DAC 内の高圧下における試料の測 定 も 可 能 と な っ て いま す 。 試 料 ス テ ー ジ の
X,Y,Z 軸は全自動可動で、可動可能距離は X＝100mm, Y = 70mm, Z = 30mm と比較的大きな試料も測定することが出来ます。最高空間分解能は100 倍の対物レンズ使用時で X,Y,Z 方向ともに 1µmで、最小ステップサイズ 0.1µm で 3 次元マッピン
グ測定が可能です。
本レーザーラマン分光装置で得られた試料の局所表面や内部のラマンスペクトルのピーク位置
から主に相の同定や化学結合の種類、ピークの半値幅から結晶度や粒径、またピーク位置のシフトによって結晶格子の歪などの解析が可能です。
図は DAC のキュレット面（直径 350µm）付近の
400 ポイントを 20 分程度でマッピングしたものです。各測定位置のダイヤモンドのラマンバンド端のマッピング結果からラマンシフト値と圧力の関係（Akahama and Kawamura, 2004）を用いること
で圧力勾配の様子が分かります。このように短時間でのマッピング測定が可能であり、インクルー
ジョン等の 3 次元マッピング分析にも威力を発揮
すると期待しています。
（新名亨）

図：DAC キュレット面の圧力分布マッピング

The 2nd PRIUS シンポジウム開催

2015 年 2 月 23 日（月）13 時～24 日（火）14 時
30 分に愛媛大学総合研究棟Ⅰ 4 階共通会議室にて、本拠点の共同利用・共同研究の成果報告会を兼ねた“第 2 回 PRIUS シンポジウム”を開催しました。
学外 31 名、学内 47 名、約 80 名と多くの方に参加いただき、1 日目は口頭 12 件、ポスター37 件、
2 日目は口頭 14 件とこれまでの共同研究の成果や進行状況、今後の研究についてなど様々な発表や討論が行われ、とても有意義な研究交流の場となりました。このシンポジウムを機会に、今後も本

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拠点での共同利用・共同研究を基にした超高圧科学研究の推進にご協力いただければ幸いです。
共同利用・共同研究についての詳細は GRC ホー
ムページをご参照下さい。
（http://www.grc.ehime-u.ac.jp/prius）❖

PRIUS 利用者の声

ヒメダイヤ乳鉢による超硬物質の粉末化
私は大藤准教授と入舩教授との共同研究で電界放出型走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡を使用したナノ多結晶スティショバイトの観察を行わせてもらっています。前所属が GRC であることか
ら、とくに大藤先生には無理なお願いばかりしています。この場を借りて、お詫びとお礼をさせていただきます。大藤先生、入舩先生の全面的な支援が得られたからこそ、ナノ多結晶スティショバ
イトを割れにくくしているメカニズムを解明し、論文発表することができました。この成果は、アメリカセラミックス協会のトップページでも紹介されたので、ぜひご覧下さい（http://ceramics.org/
ceramic-tech-today/hanging-tough-rare-ceramicgoes-amorphous-for-strength）。さらに昨年 10 月には、ヒメダイヤ乳鉢を使用させていただき、ゲ
ルマニウムを固溶したナノ多結晶スティショバイ
トを粉末化しました。スティショバイトは最も硬い酸化物で、アルミナ乳鉢でも粉砕することができません。しかし、さすがにヒメダイヤ乳鉢、私が自負する最強酸化物も木端微塵に粉砕してくれました。その粉末試料を用いて、昨年 10 月末にロシアの放射光施設で粉末 X 線回折データ収集を行いました。PRIUS での共同研究を通じて、世界で広く共同研究をさせてもらっています。
（ドイツ電子シンクロトロン研究所 DESY 研究員 西山宣正）❖

力学会（AIRAPT）会長としての挨拶や、会期中に3 度開催された同ボード会議において重要な役割を果たし、今後のアジア地域における高圧科学の更なる振興と AIRAPT との連携強化について提案を行いました。

西真之助教の原稿が Nature Geoscience に掲載

英国ネイチャー出版の Nature Geoscience 誌電子版（2014 年 12 月 8 日出版）において、GRC の西真之助教の原稿が News and Views 欄に掲載されました。西助教や土屋旬准教授、入舩徹男教授ら
は、下部マントルにおける新しい含水鉱物 Phase
H の存在を 2014 年初めに同誌に発表しましたが、その後ドイツバイロイト大学のグループなどが，Phase H の低圧型である Phase D が、アルミニウ
ムの影響で下部マントルの高温下でも安定に存在することを明らかにしました（Pamato et al.,Nature Geoscience, 2014）。西助教は、同誌編集部からこれらの一連の研究の意義に関する原稿執筆を依頼され、解説記事がこの論文と同時掲載されたものです。
入舩徹男教授がアジア高圧力会議で総会講演❖

ELSI 固体地球グループとの連携

ELSI-ES では地球深部の起源物質・進化・ダイ
ナミクスに関連した独自の研究を進めるとともに、
ELSI 固体地球グループとの連携により、様々な共同研究を進めています。特に土屋卓久教授・市川浩樹研究員らと丸山茂徳 ELSI 教授・河合研志東大
助教による大陸地殻物質の挙動や、入舩徹男教授
らと野村龍一 ELSI 研究員らによるヒメダイヤを活用した放射光高圧 X 線吸収実験など、特徴ある共同研究が進められ、成果の一部は論文としても発表されています。ELSI 固体地球グループと
ELSI-ES は、若手を中心に定期的に相互乗り入れによるセミナーを開催していますが、今後更に連携強化をすすめ、互いの得意分野を生かした共同研究の推進を図る予定です。
編集後記：表紙の PRIUS ロゴは、16 件のデザイン
案投票の結果、見事第一位に輝いた土屋旬准教授の案です。また、下写真は大学近くの緋寒桜。満開になりました。（T. I. & Y. M.）

入舩徹男 ELSI-ES 拠点長・GRC センター長は、
バンコクのチュラロンコーン大学で開催された第7 回アジア高圧力会議（ACHPR-7）2015 年 1 月 16
日～18 日において、カーネギー研究所研究員・中国高圧科学研究所長 H.K. Mao 博士、及びウプサラ
大学 R. Afuja 教授とともに、総会講演を行いました。入舩教授は、同会議のアドバイザリーボード
を務めるとともに、バンケットにおける国際高圧12