GRC Ｎｅｗｓ Letter2019.5.20

No.54

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.grc.ehime-u.ac.jp/ていました。ほとんどゼロからの出発でしたが、当時の地球科学教室の自由闊達な雰囲気の中、独自の技術に基づく新しい研究の開拓を目指しましセンター長挨拶た。この結果、例えば 1991, 94, 98 年にネイチャー
センター構成誌に、96, 98 年にサイエンス誌にいずれも筆頭でNEWS＆EVENTS:
論文発表するなど、90 年代は特にプロダクティブ
Ritterbex研究員がJ.C.Maxwell賞を受賞
な時期を過ごすことができました。
GRC新助教の採用
SPring-8 の先行ビームライン（BL）の 1 つとし文部科学省エントランスでのGRC企画展示て建設された高圧科学関連 BL では、愛媛大チーム
国際NPDシンポジウム(STNPD-2019)開催
は 1997 年 9 月の共同利用開始直後に、重要な実験結果を得ることができました。12 月に論文をサ
フロンティアセミナー
イエンス誌に投稿しましたが、これが私の研究人
ジオダイナミクスセミナー
生で唯一、査読にまわることなく即受理されまし新人紹介
た。翌年 3 月には出版され、SPring-8 全体で最初
研究会報告の施設利用研究成果として大きく注目されました。
インターンシップ報告
この時の主要メンバーの助手は現在では広島大教
ALUMNIレポート No.19
授、また 2 名の修士課程学生は東工大、九大の准最新の研究紹介教授として、それぞれ第一線の研究者として活躍
センター機器紹介
しています。
先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）
これらの実績に基づき文科省から重点的な予算が措置され、1998 年には 2 台のマルチアンビル超高圧装置（ORANGE-1000, 2000；写真）と波長分散
センター長あいさつ
型 EPMA などを導入することができました。このよ
うな状況の中、愛媛大学では 2004 年からの国立大学法人化を見据えて、当時の鮎川恭三学長・小松入舩 徹男
正幸副学長のイニシアティブにより、特徴ある研究をすすめているグループを核にした学部横断型
平成元年
研究センターの設立が開始されました。
に愛媛大に最初にできたのが、環境化学分野で国際的に活赴任した私躍されていた農学部の田辺信介教授、また海洋物
も、令和の時理学分野で優れた業績を挙げていた工学部の武岡代を迎えて英隆教授を中心とした、沿岸環境科学研究センター
いつの間に（CMES）です。1999 年に設置された CMES は、本か松山に 30
学の特徴ある研究活動の牽引において重要な役割年。一方 21を果たしてきました。
世紀初頭の 2001 年に設立された GRC は、もうすその第二弾として私に白羽の矢が立ち、本学のぐ 20 年となります。来年 3 月には一応の退職と強力なバックアップのもと
GRC の設置が構想されいうことで（しばらくは居座る可能性が強いですました。とはいえ、法人化前の新しい研究施設はが…）、今年度の NL 冒頭挨拶では、GRC 設立時からの思い出話を 3 回に分けて記したいと思います。 そう簡単には認可されず、文科省の担当課との交渉は大変難航しました。交渉の過程で相談に乗っ愛媛大理学部に着任した 1989 年当初から、いずていただいたのは、東大物性研の秋本俊一先生でれは四国に超高圧科学の拠点をつくりたいと考え
目

次

1

した。四谷のご自宅も何度か訪問させていただきましたが、この中で某科学財団の常務理事をご紹介いただきアドバイスを受けることにより、急速に話が進展しました。
他にない研究施設をつくるということで、少し長いですが地球深部ダイナミクス研究センターと名付けました。英語名は略称が重要だろうと考え
Geodynamics Research Center としましたが、今では国際的にも GRC で通用するようになっています。中身も実験系と数値系の 2 本柱とし、他に例のない特徴ある施設を目指しました。
このような背景のもと、GRC は 2001 年 4 月に省令に基づく学内共同研究教育施設として、設置が認可されました。設立当初は理学部からの 4 名と、工学部から 2 名の 6 名の教員に、文科省から措置された純増の教員 1 名・客員教員 1 名（後に専任化）
・研究機関研究員 2 名・研究支援推進員 1 名と、大学からの事務専門員 1 名・事務補佐員 1 名を加えた小さなセンターでした。とはいえ純増教
員 2 名他が措置されるなど、法人化後の現在からみると考えられない手厚い支援でした。このような学部横断型研究センターの設立は全国的にもあまり例を見ず、法人化後を見越した本学執行部の先見性は、その後この 2 つのセンターがグローバ
ル COE 拠点に選ばれたことなどを考えると、大変卓越したものだったといえます。

西原 遊（准教授）
境毅（講 師）
木村正樹（助 教）❖

超高圧材料科学部門
内藤 俊雄（教 授：理工学研究科兼任）
石川史太郎（准教授：理工学研究科兼任）
松下 正史（准教授：理工学研究科兼任）
山本 貴 （准教授：理工学研究科兼任）❖

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 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客員共同研究員）
客員教授 舟越賢一（CROSS中性子科学センター利用研究促進部門次長）
客員教授 平井寿子（立正大学地球環境科
学部特任教授）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）
客員准教授 西山宣正（東京工業大学科学
技術創成研究院特任准教授）



GRC研究員・GRC客員研究員※GRC研究員・GRC客員研究員はPRIUS設置に伴い、委嘱を休止しています。



事務
研究支援課・研究拠点第2チーム
十河幸子 （副課長）（H31.4.1-）
和田まどか（事務職員）
宮本菜津子（事務補佐員）
上田瑠美 （研究補助員）
大西梨紗 （事務補佐員）
八城めぐみ（研究補助員）

センターの構成（R1.5.1現在）



超高圧合成部門
入舩徹男（教 授）
大藤弘明（教 授）
大内智博（講 師）
西 真之（講 師）
Steeve Gréaux（助教）（R1.5.1-）
國本健広（特定研究員）
Nadezda Chertkova（特定研究員）
Wei Sun （WPI研究員）
Youmo Zhou（特定研究員）
近藤 望（特定研究員）
桑原秀治（学振特別研究員）
坪川祐美子（学振特別研究員）



数値計算部門土屋卓久（教 授）
亀山真典（教 授）
土屋 旬（准教授）
出倉春彦（講 師）
Sebastian Ritterbex（特定研究員）



物性測定部門井上 徹（教 授：広島大学兼任）
河野義生（准教授）
2

相関係や密度変化等についても多くの成果をあげています。母国語であるフランス語に加え、英語、
日本語によるコミュニケーション能力も高く、今後の GRC の更なる国際化や、国際的な共同利用・
共同研究活動においても重要な役割を担ってくれるものと期待されます。

NEWS＆EVENTS❖

Ritterbex 研究員が J.C.Maxwell 賞を受賞❖

GRC の Sebastian Ritterbex 研究員が、Taylor& Francis 社出版の Philosophical Magazine 誌に発表した論文、“On low temperature glide
of dissociated <110> dislocations instrontium titanate”が、同誌の James Clerk
Maxwell 2018 賞を受賞しました。この賞は同誌
お よ び そ の 姉 妹 誌 Philosophical Magazine
Letters に掲載された論文のうち、特に秀逸なものに対して年間数件程度に授与され、Ritterbex
研究員の論文は 2018 年に受賞した 3 件のうちの1 つに選ばれました。Ritterbex 研究員は GRC 理
論鉱物物性グループの土屋卓久教授の指導のもと、第一原理計算を基礎として地球深部物質の原子拡散と粘性など、レオロジーに関する理論的研究をすすめています。

2019 年 7 月から 8 月中旬にかけて、文部科学省
新館 2 階のエントランスにおいて、GRC が企画展示を行います。これは、文部科学省が毎年募集をする広報展示企画へ応募し、採択されたものです。
この企画では「ヒメダイヤ」の実物展示を中心としています。ヒメダイヤの実物展示は、愛媛大学
ミュージアムでは常時行っているものの、東京周辺では、毎年 5 月後半に千葉幕張で開催されている地球惑星科学連合大会での展示ブースが唯一でした。今回の展示では、首都近辺の方々へ幅広く「ヒメダイヤ」を周知できることを期待しています。また、展示期間中には、ヒメダイヤが世界最硬であることを証明する「天然ダイヤモンド
粉砕実演」など、超高圧の世界を紹介するイベントも行う予定です。もしこの期間に文部科学省へお立ち寄りの際は、ぜひ GRC 企画展示もご覧ください。

【論文】
Ritterbex, S., Hirel, P. and Carrez, P.H., On
low temperature glide of dissociated (110)dislocations in strontium titanate, Philos.
Mag., 98(15), 1397-1411, 10.1080/14786435.
2018.1438682, 2018.
❖

文部科学省エントランスでの GRC 企画展示❖

国際 NPD シンポジウム(STNPD-2019)開催

GRC 新助教の採用

本年 1 月 1 日付で野村龍一助教の京都大学白眉センターへの転出に伴い、後任として前 WPI 上級研究員の Steeve Gréaux 氏が、GRC のテニュアト
ラック助教として 5 月 1 日付けで着任しました。
同氏は現在は
主に超高圧下での高圧相多結晶体の合成と、超音波法に基づくその弾性的性質の研究を行っていますが、これまでに高圧平成 31 年 2 月 28 日（木）～ 3 月 2 日（土）に、愛媛大学において第 1 回国際 NPD シンポジウ
ム（1st International symposium Science andTechnology of Nano-Polycrystalline Diamond
2019：STNPD-2019）が、愛媛大学先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）および文部科学省科学研究費助成事業新学術領域研究「核－マントル共進化」技3

術開発班の共催で開催されました。ナノ多結晶ダイヤモンド（NPD）はヒメダイヤの愛称で親しまれている GRC が開発した「世界最硬」ダイヤモンドです。NPD は現在様々な分野の研究や工業的応用がすすめられ、国内外で多くの先進的な成果があがっており、これまでも各種学会等での発表はありましたが、今回 NPD 関連研究だけを集めた初の国際的シンポジウムの開催となりました。
海外からの招待講演者を中心に 24 件の口頭発表と 22 件のポスター発表が行われ、全体では約60 名の参加者がありました。NPD そのものの合成
法や物理的特性評価の話題に加えて、欧州・米国・そして日本の大型放射光施設において NPD を利用して得られた先進的研究成果の紹介や、今後の国際的共同研究の在り方についての活発な議論が行われ、盛会のうちに終了しました。なお、今回のシンポジウムで発表のあった研究内容を中心に国際学術誌の特集号が組まれる予定となっています。
❖

第 77 回“On the large-scale geochemical anomalies inthe deep mantle inferred from the hydrous
mantle convection simulations”

講演者：
Dr. Takashi Nakagawa(Professor, Dept. ofEarth Science, The
University of Hong
Kong)
日時：2019 年 3 月 27 日
16：30～17：30

第 78 回“Ultrahard nanomaterials-myths and reality”

フロンティアセミナー
講演者：
Dr. Vadim Brazhkin(Professor, Institutefor High Pressure
Physics RAS)

第 75 回“The Fate of Deeply Subducted Volatiles inEarth’s Deep Mantle”
講演者：
Dr. Michael Walter(Director, GeophysicalLab,
Carnegie
Institutionfor
Science)

日時：2019 年 5 月 13 日
9：30～10：30

日時：2019 年 3 月 25 日
16：30～17：30

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）

６月
6/7“D/H partitioning between forsterite,
wadsleyite, and ringwoodite: ab initio
calculation”
Dr. Jun Tsuchiya (Associate Professor,
GRC)

第 76 回“ Some Petrological Effects on Subduction
Dynamics”
講演者：
Dr. Craig R. Bina
(Professor, Dept. ofEarth and Planetary
Science, Northwestern
University)

6/14“Dynamic recrystallization of orthopyroxene
during high temperature deformation”
Dr. Yumiko Tsubokawa (JSPS postdoctoral
fellow, GRC)

日時：2019 年 3 月 25 日
17：30～18：30

6/28“Ab initio anharmonic lattice dynamics
for Fe-bearing lower mantle minerals”
Dr. Haruhiko Dekura (Lecturer, GRC)
７月
4

7/5 “From high-pressure mineral physics tonovel
nano-ceramics
science;myresearch history over the Heisei period”
Dr. Tetsuo Irifune(Professor, GRC)＋准教授 3 名（理 1
名、工 2 名））からなる部門で、私は理学部との兼任です。この新部門設置の経緯
7/19“Rheology of hcp-iron studied using
や詳しい内容は、以D111-type apparatus”
前の GRC News Letter
Dr. Yu Nishihara (Associate Professor,（ 2019.2.20
No.
GRC)53）で当部門の松下先生にご説明頂いて
7/26“Determination of the melting temperature
おりますので、ここでは繰り返しません。私の専of CnH2n+2 at high pressure”
門は有機物の超伝導体や磁性体開発で、それらのDr. Takehiro Kunimoto (Postdoctoral
機能を複合的に持つ新物質や、ここ 10 年ぐらいはfellow, GRC)
特定の波長の光に応答して伝導性と磁性の両機能を発揮する物質などを研究しています。試料は通８月
常 1 mm にも満たない微小な単結晶です。それを用
8/2“Acceleration of the rock-iron interaction
いた実験（試料合成、電気抵抗測定、磁化率測定、
by water under pressure”
電子スピン共鳴、顕微偏光反射スペクトル、ラマ
Dr. Masayuki Nishi (Lecturer, GRC)
ンスペクトル、NMR（固体）、光電子分光、Ｘ線吸収端微細構造（XAFS）など）と理論計算（拡張ヒ 過去の講演
ュッケル法、DFT 計算などに基づく分子軌道計算、バンド計算、スペクトルのシュミレーション、電第512回“Metal-silicate partitioning of carbon
荷密度やスピン分布のマッピングなど）を駆使しin a magma ocean: Implications forて、無機物・有機物を問わず“この世に無いもの”
the distribution of carbon in theや“今まで出来なかったこと”を実現しようと、
Earth”
日々悪戦苦闘しております。
Dr.
Hideharu
Kuwahara(JSPS
元々色々なことにすぐ首を突っ込みたくなる性
postdoctoral fellow, GRC)
分で、大学を受験する際も理学部に行くか工学部
2019.2.22に行くか医学部に行くか、理学部に決めてからも数学、物理、化学、地学、生物それぞれに興味が第513回“Sound velocities of Al,Fe-bearing
あり、最後まで決めかねていました。特に生き物
bridgmanite in the Earth’s lower（を捕まえたり、飼ったりするのが）が好きで、
mantle”
小さいころから海や山へ出かけて魚や虫やザリガ
Dr. Steeve Gréaux (WPI postdoctoral
ニなどを取って遊んでいました。ペットショップ
fellow, ELSI-ES, GRC)
2019.4.12で見かけるような虫、鳥、魚、小動物の類はたいてい飼ったことがあり、犬は 3 世代、合計 30 年ぐ
第 514 回“High-P,T elasticity of Fe-Si alloy” らい飼っていました。ちなみに生まれも育ちも東Dr. Taku Tsuchiya (Professor,
京（文京区）ですが、私が生まれ育った頃の文京
ELSI-ES, GRC)
2019.4.26
区はまだ東京ドームもなく、庭園や大学の広大なキャンパスなど自然が豊富でした。近くには当時
第 515 回“Diamonds? In ultra-high-pressure
政界の大物たちの自宅も何軒かあり、それらの家
metamorphic rocks”の広大な庭で友達と一緒に（勝手に）遊んで、鬼Dr. Hiroaki Ohfuji (Professor, GRC)
ではなく守衛さんに捕まってたっぷり油を搾られ
2019.5.10
た経験があります。もうそれらの家も今はありませんが。愛媛大学に着任してからも、地球科学科の研究室に行ってアンモナイトの化石を頂いてきたり、農学部に行ってカブトムシを貰ってきまし新人紹介
た。大学の教養課程（今で言うと共通教育）から専門課程（理学部化学科）を通じて、鉱物学、物
内藤 俊雄
性物理学、地球物理学、素粒子論、宇宙論などい(教授)
ろいろな講義を受けていましたので、GRC の各種研究のお話を伺うと懐かしく、不思議な縁を感じ
超高圧材料科学部門・教授の内藤です。この部
ます。いろいろなこと、特に未踏領域、境界領域
門は今からほぼ 1 年前
（2018 年 5 月）に発足した、の“海のものとも山のものともつかない”研究の理工学研究科との兼任の教員 4 名（教授 1 名（理）話を聞くのが好きで、前任地（北海道大学、20115

年 3 月まで）でも「創成科学共同研究機構」（以下、
略して創成）という、独自のアイディアに基づく
萌芽的、挑戦的研究を自らの手で開拓する若手教員を学内公募（3－4 件／年度）で集めた部局にいたことがあります。愛媛大学で言うとリサーチユ
ニットに近いですが、申請は個人単位でした。例
えば自分の隣の居室の先生はアメーバの挙動を数学的に解析（定式化）し、それを基に渋滞回避の画期的なアルゴリズムを作り、カーナビに搭載する研究で、イグノーベル賞を 2 回取りました。同
賞を 2 回取った研究者は、世界広しと言えども未だにこの先生だけです。奇しくも創成で一緒だった先生方が、松山大学と徳島文理大学と愛媛大学に、私が異動したのとほぼ同時期に赴任しており、四国にも不思議な縁を感じます。
肝心の「高圧」と私の研究との関連をお話ししておりませんでした。新規超伝導体探索に高圧はつきものですが、それだけでなく（ヒメ）ダイヤ
が光を通せる高圧発生治具だというところに興味を持っています。なぜならば、未知の機構による高い転移温度を持った超伝導体が光励起状態で実現できないかと考えているからです。今回研究レベルの高い GRC のお仲間に加えて頂き、刺激を受けることで、自分の研究の視野や可能性が広がり、新たな方向へ展開できれば、それが新部門を設置して頂いた GRC への最大の恩返しだと思っています。どうぞよろしくお願い致します。

関連研究だけを集めた初の国際的シンポジウムということで LOC＆発表者として参加しました。海外からの招待講演者を中心に 24 件の口頭発表と22 件のポスター発表が行われ、全体では約 60 名の参加者があり、NPD そのものの合成法や物理的特性評価の話題に加えて、欧州・米国・そして日本の大型放射光施設において NPD を利用して得られた先進的研究成果の紹介や、今後の国際的共同研究の在り方についての活発な議論が行われました（なお、今回のシンポジウムで発表のあった研究内容を中心に国際学術誌の特集号が組まれる予定となっています）。
私自身は、Applications to ultrahigh pressure
generation というセッションでマルチメガバー
ルでの状態方程式に関する発表をしました。セッション名である ultrahigh pressure generationのトピックに関していえば、2018 年はトロイダル
型 DAC の報告(Dewaele et al., 2018; Jenei etal., 2018)が相次ぎました。これらの報告は圧力値だけを見るといずれも 600 GPa 発生を謳っていますが、実際の圧縮状態（V/V0）には差異があり、それは採用したレニウムの状態方程式(Re EoS)の違いに起因しています。言い方を変えると、ここで採用されたそれぞれの Re EoS の間には大きな矛盾があることになります。我々は MgO や白金といった他の圧力スケール物質とレニウムの同時圧縮データに基づいて、Re EoS の検証を行いました。
結果だけ述べると、フランスグループ(Dewaele etal. 2018)の 600 GPa 到達は他の圧力スケールと比較しても大きな矛盾はなく妥当であろうと結論しました。同じセッションの最後には、そのフランスグループから招待・参加頂いた Occelli さんの発表がありました。発表では、論文には書いていなかった多くの失敗実験があった経緯についても触れられました。プロジェクトとしては 2013 年から開始していますが、論文化されたのは 2018 年
で、その中でも 500 GPa を超えた実験は 1 回のみとなっています。全く同形状のアンビルを用いても簡単に 500 GPa 以上を発生する実験を再現することはできない難しさがあり、苦労の様子を実感するとともに、やはりみんな苦労しているんだ、
自分も頑張らなければという気持ちを抱きました。
発表後も、どんなダイヤを使用しているか、FIB 加

研究会報告❖ 第 1 回国際 NPD シンポジウム「STNPD-2019」平成 31 年 2 月 28 日（木）～ 3 月 2 日（土）に、愛媛大学においてナノ多結晶ダイヤモンド（ NPD ） に 関 す る 国 際 ワ ー ク シ ョ ッ プ 「 1stInternational symposium STNPD-2019 (Scienceand Technology of Nano-Polycrystalline
Diamond 2019)」が、愛媛大学先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）および文部科学省科学研究費助成事
業新学術領域研究「核－マントル共進化」技術開発班の共催という形で開催されました。昨年度は国内シンポジウムという形でしたが、今回は NPD
6

工後の処理はどうしているか、水素の圧縮を目指
してコーティングなどの特別なケアはしているか、
回収アンビルはどんな感じか、といったことに関して直接お話を伺えたことは大変有意義でした。
最後に LOC メンバーの一人として、参加してくださった皆様はもちろんのこと、事務方や学生さん含め多くの方の御協力のもとに無事終了できま
したこと、お礼申し上げます。ありがとうございました。（境毅）

Stagno as my supervisor to study Fe-bearing
minerals, as petrogenetic indicators, at deep
subduction environments to estimate the redox
conditions of Earth’s mantle at > 250km.
Thanks for the support from PRIUS andprofessor Vincenzo Stagno. I had an
opportunity to work at GRC for two-week from
10 February to 24 February 2019.
The main focus of the research was toinvestigate the redox state of Earth’s
interior
with
implications
forthemobilization of volatiles and to measure
インターンシップ報告
experimentally the Fe3+/Fetot of silicatesminerals stable in the deep mantle conditions.
❖ Under Pressure at GRC
During my two-week visit, with professor
Luca Samuele Capizzi
Vincenzo Stagno and Dr. Steeve Gréaux we(Research Fellow, Sapienza University of Rome)
performed a several HPHT experiments undervarious pressures from 20 to 26 GPa,
I
am
Luca
temperatures from 1400 to 1800 ℃ and fO2
Capizzi. I comeconditions,
by
using
the
Multianvil
from
Catania
apparatuses (D-DIA type Madonna II and DIA(Italy), the city
type Orange-3000 presses).
of
Mount
Etna
I was extremely impressed by the numbers
Volcano. I am aand efficiency of GRC facilities: I had never“man of a volcano”
seen so many multianvil apparatuses in my
and
for
this
life or bigger ones like Botchan press.
reason I decided
This experience was my first time out of
to approach my
Europe. It was amazing to visit places likelife
inMatsuyama itself, because it offers thegeosciences study.
typical Japanese mixture of temples andI obtained my Ph.D. at University of Milan
botanic gardens with a wonderful castle andin Italy in the experimental petrology groupa spectacular view from the upper heights andof prof. Stefano Poli in 2018 where I worked
Hiroshima with its Atomic Bomb Dome whichwith piston cylinder apparatuses to study thetells a story.
mobility of COH liquids and fluids in mantle
I was pleasantly surprised by hospitality
peridotite assemblage. The results emphasize
and professionality of Japanese researcher
the important role of water presence andand PhD students of GRC. I had the opportunity
amount into carbonatitic melts and fluids
to meet great professional scientists as
related to anhydrous carbonatitic and
Yoshio Kono and Steeve Gréaux. Special thanks
silicate melts at same P-T conditions.
to Professor and director of GRC Tetsuo
After my PhD, I moved to the Geosciences
Irifune.
Department (University of Padua, Italy) group
I was very glad for this opportunityof prof. Bernardo Cesare to perform rebecause Matsuyama is a very quiet place withmelting experiments of polycrystalline, melt
its castle, parks and temples.
and fluid inclusions. These experiments were
I decide to spend my life in petrologicalcarried out by means of piston cylinderresearch, to study experimentally mantle andapparatus at crustal and upper mantle P-T
crust processes and for these reasons I
conditions to understand anatexis and fluid
sincerely hope to still be able toregime of the deep continental crust fromcollaborate with GRC again and improve mymelt and fluid inclusions in metapelitic
experimental knowledge also through thismigmatites.
collaboration.
Therefore, I’ve joined at Department ofEarth Sciences in Rome “La Sapienza”(Italy) since the 1st of November (2018) asa research fellow working with prof. Vincenzo7

scientific aspect, living in Matsuyama has
been a rich experience. My two daughters wererespectively enrolled in the elementary
school and kinder garden in Matsuyama. They
had thus the opportunity to experience a true
cultural immersion which partly shaped theircurrent personality. We also build a bicultural network of friends to which we arestill connected today. Since the “Matsuyama
experience”, I moved to the Earth Sciences
Institute of Grenoble (ISTerre) where myresearch is now mostly centered on fluidmineral interactions. I have been very muchinfluenced by GRC innovation spirit since I
am at the origin of an ISTerre spin-off
company which does not produce nano-diamondaggregates … but nano-magnetite forindustrial applications.

ALUMNI レポート⑲❖

Institut des Sciences de la TerreCNRS researcher, Fabrice Brunet

I first visited GRC in 2003 for one year as
visitor scientist on a JSPS fellowship.
Originally, I was trained by the Germanschool of metamorphic petrology (W. Schreyer,
F. Seifert, C. Chopin) to UHP phaserelationships. GRC was not therefore anatural host institution considering myresearch area. However, I was very much
impressed by the research led by Professor
Irifuneonpyrolitic
mantlephase
relationships across the whole upper mantle.
The combination of both mineral physics andpetrological approaches to infer the physicalproperties of the deep Earth was very
appealing and I felt that I had a lot to learn
at GRC. I therefore moved to Matsuyama withmy wife and three kids for an unforgettablescientific and cultural experience. I stayed
in close contact with my home laboratory at
the Ecole Normale supérieure in Paris who
sent two master students from Paris, Corentin
Le
Guillou
andSophieGuillon,torespectively work on the effect ofcarbonaceous matter disorder on diamondformation
kinetics
andserpentinite
dehydration kinetics. My main research
activity was actually dedicated to phaserelationships in phosphorus-bearing systems
at the conditions of the mantle transitionzone. We were able to show for the first timethat although phosphorus is tetrahedrally
coordinated in common phosphate minerals,
phosphorus
can
adopt
an
octahedral
coordination under transition zone conditions.
The
fruitfulnessofthescientificcollaboration with Prof. Irifune’s group led
me to return to Matsuyama on a regular basis
asassociated researcher. Beyond the

最新の研究紹介❖

D111型装置による高温高圧変形実験

地球球内部での物質と熱の輸送を正確に理解するためには、高温高圧下の物質の流動特性の知見が欠かせません。地球深部物質の流動特性を解明することを目的として、最近、英国の S. Hunt、D.
Dobson らによって高圧変形実験装置 DT-Cup が開発されました。この装置では、111 押し川井型マ
ルチアンビル装置の対向する上下の二段目アンビ
ルを油圧によって独立に駆動することによって、最高 18GPa の高圧下でよく制御された変形実験を実現しています。しかしながら、DT-Cup 装置では小型のガイドブロックを採用していることから発生荷重が限られ、地球下部マントルの条件（圧力>23GPa）での変形実験の実現にはさらなる改良が必要でした。これを踏まえて、私たちは 2017 年 3月に高エネルギー加速器研究機構、PF-AR、NE7A に「D111 型ガイドブロック」を導入・設置し、DTCup 装置の大型改良版にあたる D111 型装置のシステムを構築しました。これにより地球下部マント
8ルに相当する高温高圧条件での定量的な変形実験の技術を確立し、種々の地球深部物質の変形・流動特性を解明することを目指しています。なお、
この装置の導入は新学術領域研究「核-マントルの相互作用と共進化」の一環として行われたものであり、ここで紹介する研究は岡山大学、九州大学の領域メンバーと共同して進めているものです。
図は D111 型ガイドブロックの模式図を表しています。このガイドブロックの最高差動ラム荷重
は、従来の DT-Cup 装置を大きく超える上下各314tonf です。これを既設の MAX-III プレスと組
み 合 わ せ る こ と に よ り、 最 高 メ イ ン ラ ム 荷 重
700tonf の D111 型装置が構成されます。変形実験
では、試料を含む圧力媒体にメインラム荷重を印加し高圧力を発生させ、圧力媒体に内蔵した発熱体により試料を加熱し、上下差動ラムを一定速度で前進させることによって高温高圧下での試料の変形を行っています。放射光 X 線を用いた実験では、50−60keV の単色 X 線を圧力媒体中の試料に照射して変形中の試料をその場観察します。このとき、蛍光体と CCD または CMOS センサーを用いて得られるラジオグラフ像から試料歪を、フラット
パネルセンサーを用いて得られる二次元 X 線回折
パターンからは試料の差応力と圧力を決定します。
これまでにコーサイト、リングウッダイト、ブリッジマナイト、鉄などを試料とした一軸圧縮および剪断変形実験が最高 350tonf までのメインラ
ム荷重で行われ、よく制御された一定歪速度の変形が達成されています。先端長 2mm のアンビルを用いた場合に、加熱前の室温下の値ながら、30GPa
を超える圧力の発生が達成されました。また、約1700K、約 27GPa の高温高圧下での定量的な変形実験にも成功しており、目標としていた地球下部マントル条件が達成されています。現在、これらの実験を通じて地球深部物質の流動強度、結晶選択
配向を制約する実験データが得られつつあります。
筆者が中心となり行なっている六方最密構造(hcp) の鉄の実験では、最高 22.6GPa、873K の温度圧力条件の範囲で一定歪速度の一軸圧縮変形実験を行なっています。これまでに得られた予察的なデータから、hcp 鉄は約 700K 以上の温度では応力指数が約 5 を示す転位クリープが優勢であるのに対し、それ以下の低温ではべき乗則の崩壊が起こるらしいことが示されています。今後、より高温での実験を行なって地球内核の粘性率を制約につなげたいと考えています。
（西原遊）❖ 上部マントル条件下における斜方輝石の変形実験
プレートテクトニクスはマントル対流の様式の一種であり、地球内部と表面での物質循環や熱の輸送といった重要な役割を持っています。また、太陽系の地球型惑星でプレートテクトニクスが確認されているのは地球だけであり（他の地球型惑
9星ではマントル対流は起きてもプレート
の運動はな
い）
、プレート
テクトニクスは非常に限られた条件でのみ起きる現象であるということが分かります。ここで、地球においてプレートテク
トニクスが起きるために必要なプレートの理論強度は 150 MPa 以下となっていますが、それに対しプレートの最主要鉱物であるカンラン石の強度は 500-600 MPa 程度と強すぎます。すなわち、地球では他の地球型惑星と同様にプレートテクトニクスが起きえないにも関わらず、実際にはそれが起こっているといった矛盾が存在します。そこでこの矛盾を解決するために、地球においてプレートの強度が「弱化」している
何らかの理由について検討を行う必要があります。
私はこのプレート強度の「弱化」の原因を説明するために、カンラン石に次いでプレートに多く存在する斜方輝石に着目しました。斜方輝石はカンラン石より低い強度を持ちうることが実験的に指摘されている鉱物です。また、斜方輝石には温度圧力に応じた 5 種類の結晶多形が存在しますが、実験装置の発生可能圧力による問題などから、これまで実際のプレート内で安定なオルソエンスタ
タイト相（圧力> 1GPa、温度 > 800℃）の安定条
件下で行われた実験が限られていました。そこで
私は、大型放射光施設 SPring-8 に設置の D-DIA 型
変形装置を用いて、実際のプレート内の温度圧力条件下（深さ 50-140km 相当、温度 1000-1200 ℃）
において、強力な単色 X 線を用いた高温高圧“その場観察”変形実験から斜方輝石の応力・歪の測定を行いました。そして斜方輝石の変形強度を実験的に決定することで、プレート強度の「弱化」に及ぼす斜方輝石の影響を評価することを試みました。また本研究ではドライな斜方輝石の変形強度の決定を目指し、変形実験の試料をあらかじめ雰囲気炉で加熱処理することで溶存する水の除去を行い、高温高圧下でも斜方輝石がドライ条件を維持したままの実験を行いました。
変形実験のデータと回収試料の組織観察から、
本実験条件において卓越する斜方輝石の変形メカ
ニズム（転位クリープ）と、流動則のパラメータを決定しました。その結果、本研究で得られたドライな斜方輝石の転位クリープによる変形強度は、プレート内の温度圧力条件下ではドライなカンラン石のものと比べ著しく低い値であることが分かりました。また、本研究結果を用いて理論的に海洋プレート（カンラン石 70%、斜方輝石 30%）の強度を計算した結果、存在量が約 30%でも斜方輝石（弱層）が孤立せず連続して存在し全体の変形を支配するような場合、プレート全体の強度は 150
MPa 以下となりうることがわかりました（図を参照）。従って本研究から、ドライな斜方輝石の転位
クリープ変形によりプレート全体の強度が著しく低下しうると考えられ、プレート強度について斜方輝石による「弱化」の影響が大きい可能性が示されました。今後はドライ条件での実験に加え含水条件下での実験を行うことで、高温・高圧下における水の及ぼす影響についても評価を進めていく予定です。（坪川祐美子）

この小型プレス装置を活用することにより、これまで高圧プレス実験と組み合わせたことのない
放射光 X 線測定やその他測定システムと組み合わせた新しい高圧実験を開拓することを考えている。
写真は、この４月に SPring-8 の BL04B2 ビームラ
インに小型プレス装置を持ち込み、ステージに設置した際の状況である。写真左側のステージの上に設置されているのが小型プレス装置である。
BL04B2 ビームラインは、61.7keV の高エネルギー
X 線を活用し、液体やガラスなどの非晶質物質の動径分布関数測定を行うことが可能なビームラインである。高圧下における液体（例えば、マグマや金属液体）や酸化物ガラスなどの構造測定は、地球科学だけでなく、物理学、材料科学などの幅広い学術分野において注目されている分野であり、近年特にアメリカの APS やフランスの ESRF で活発に開発されている高圧実験分野の一つである。
センター機器紹介
筆者は、昨年６月までビームラインサイエンティ
ストをしていた APS のビームライン 16-BM-B にお❖ 小型プレス装置
いて、液体やガラスの構造・物性測定の開発・研究を行っており、日本の SPring-8 においてもより発展した高圧液体の研究を行いたいと考えている。
現状では、小型プレス装置の設置についての確認などを行ったのみで測定はまだ行っていないが、120˚の幅広い開口角を持つ小型プレス装置を活用することにより、高エネルギーの X 線回折測定を幅広い 2θ角まで測定する、すなわち幅広い Q 範
囲での液体の構造因子測定が可能になると期待している。これまでの APS や ESRF の実験では、高圧
ビームラインで液体、ガラスの動径分布関数測定を行っているため、ビームラインの測定系は動径
日本の高圧プレス実験では主に大型のマルチア分布関数測定に最適化されておらず、特に測定のンビルプレスや DIA 型プレスが使用されているが、Q 範囲が限られている問題があった。動径分布関
一方ヨーロッパやアメリカの特に放射光 X 線・中数測定に最適化されたビームラインである
性子施設では小型のパリーエジンバラ型プレスがBL04B2 において、新しく GRC に導入した小型プレ
活躍している。大型プレス、小型プレスそれぞれ
ス装置を用いた高圧高温実験を可能にすることにに長所、短所があり、それぞれの特性を生かしてより、一気圧下における液体の構造解析と同様の様々な測定システムと組み合わせた新しい高圧プ
高品質の動径分布関数測定を高圧条件下で実現しレス実験の開拓は、今後の高圧実験科学の重要なたいと考えている。
（河野義生）
課題の一つであると考えられる。
昨年度 GRC では、持ち運び可能な小型のプレス装置を導入した。導入した小型プレス装置は、130トンの加圧能力を持ちながら、その大きさは架台を含めても直径約 20cm、高さ 40cm 以下、そして重量は約 35kg と、持ち運び可能な小型サイズである。さらに、加圧は小型のハンドポンプで行うため、この小型プレス装置と加圧システム一式を車で持ち運ぶことが可能である。この小型プレス装
置では、対向型のアンビルを使用した高圧実験を行うことが可能であり、私がアメリカの放射光 X
線施設 Advanced Photon Source(APS)のビームラ
イン 16-BM-B で行っていた、圧力 12GPa、温度
2000℃までの高圧高温実験を行うことができると考えている(例えば、Kono et al., 2014, Phys.
Earth Planet. Inter, 228, 269-280)。
10❖

PRIUS 利用者の声(Morard et al., 2018) and the electronic
properties of semiconductor compounds undercompression (Fornasini et al., 2017; Donnerer
et al., 2018). All these studies would havenot been feasible without NPDs.
I am very grateful to Professor Irifune andto the scientific staff at GRC that
established and sustained the PRIUS program,
through which I could obtain these NPD anvils
which are essential for my research. (ESRF,
PhD, Angelika Rosa）

I am a geo-scientist in charge of theextreme pressure and temperature (P/T)
conditions activities at the X-ray absorption(XAS) beamlines ID24 and BM23 at the ESRF in
Grenoble, France. I have been involved in the
PRIUS program for 5 years.
Nano-polycrystalline diamonds (NPDs) are
fundamental tools for quantitative XAS
studies at high P/T conditions that opened up
new research directions. Indeed, NPDs yielda continuous and weak X-ray background signal
which enables the collection of high-quality
XAS data of materials compressed in diamondanvil cells. This is a critical advantage
over the classically used single-crystal
diamonds that generate strong parasitic
signals (glitches) that render the analysis
of XAS data in many cases impossible.

(References)
A.D. Rosa, G. Garbarino, R. Briggs, G. Morard,
M.A. Bouhifd, T. Irifune, O. Mathon and S.
Pascarelli.
Effectofthefcc-hcp
martensitic transition on the equation ofstate of solid krypton up to 140 GPa.
Physical Review B, 97, 094115 (2018). [doi:10.1103/PhysRevB.97.094115].
J. Pohlenz, A.D. Rosa, S. Pascarelli, O.
Mathon, , S. Belin, G. Landrot, V. Murzin,
A. Veligzhanin, A. Shiryaev, T. Irifune, M.
Wilke. Structural controls of CO2 on Y, La
and Sr incorporation into sodium richsilicate - carbonate melts by in situ highP T EXAFS. Chemical Geology, 486, 1-15
(2018).
[doi:
10.1016/j.chemgeo.2017.12.023].
C. Crépisson, C. Sanloup, L. Cormier, M.
Blanchard, J. Hudspeth, A.D. Rosa, O.
Mathon, T. Irifune. Kr environments in afeldspathic glass: a high pressure, hightemperature
X-ray
absorption
study.
Chemical Geology, 493, 525-531 (2018).
[doi: 10.1016/j.chemgeo.2018.07.008]
G. Morard, S. Boccato, A.D. Rosa, S.
Anzellini, F. Miozzi, L. Henry, G.
Garbarino, M. Harmand, F. Guyot, E. Boulard,
I. Kantor, T. Irifune, R. Torchio. Solving
controversies on the iron phase diagram
under high pressure. Geophysical Research
Letters, 45 (11) 074–11,082 (2018). [ doi:
10.1029/2018GL079950].
P. Fornasini, R. Grisenti, T. Irifune, T.
Shinmei, S. Pascarelli, A.D. Rosa. Bond
compressibility
andbondGrüneisenparameters of CdTe. Journal of Condens
Matter,30(24):245402(2018).
[doi:
10.1088/1361-648X/aac188].

My research program is focused ongeochemistry at extreme P/T conditions andhighly benefits from the NPDs. Indeed, such
experiments are performed at very highdilution levels and/or at extreme pressuresand temperatures. In both cases, theresulting XAS signals are weak and, could bestrongly affected by the “glitches” fromthe single-crystal diamonds.
Thanks to the NPDs, I could recently obtain
unique XAS data on the mechanical propertiesof the noble gas krypton at Earth’s core
conditions (Rosa et al., 2018). I have been
also involved in several related research
projects which focused on the transport oftrace elements in melts (Pohlenz et al.,2018; Crepisson et al., 2018), the phase
diagram of iron to Earth’s core conditions11

C. Donnerer, M. Moretti Sala, S. Pascarelli,
A.D. Rosa, S.N. Andreev, V.V. Mazurenko, T.
Irifune, E.C. Hunter, R.S. Perry, D.F.
McMorrow. High-pressure insulator-to-metaltransition in Sr3Ir2O7 studied by x-ray
absorption spectroscopy. Physical Review B,
97, 035106 (2018). [doi: 10.1103/PhysRevB.
97.035106].
❖

ました。これも入舩先生はじめ、GRCの皆様方の支援のおかげと思っております。今後とも引き続きよろしくお願いいたします。
（茨城大学理工学研究科教授 伊賀文俊）❖

PRIUSシンポジウムの開催

PRIUS 利用者の声

私は長年希土類ホウ化物の研究に携わってきました。この化合物は結晶対称性の高い物質が多く、また価数揺動や近藤絶縁体状態形成、多極子秩序などの物性物理学上興味深い現象がふんだんに表れる物質群でもあります。
その中でも、常圧ではまだ作成されていない物質をかねてより、世界に先駆けて作ってみたいという欲求がずっとありました。希土類6ホウ化物RB6ではR=Tm, Er, Luがまだ作製できていませんが、いずれ克服したいと思っています。現在最も力を注いでいるのは新規の希土類12ホウ化物RB12の開発です。これらは常圧ではR=Tb～Luまでが作成できますが、いずれも重希土類です。R=La～Gdまでのいわゆる軽希土類では、だれもその物質を作成して物性をきちんと評価したという報告がなされていませんでした。
2013年に茨城大学に異動する前は広島大学で2010年頃よりこのテーマに取り組み、工学部の山中先生の協力のもと、GdB12の合成に取り組み、その合成に成功しました。さらにSmB12の合成に取り組みましたが、最大15GPa加圧でも単一相は得られず、SmB6と混在したままでした。山中研究室では、もともと（100）方向押し出しの6-8カワイ型の高圧装置でしたが、その後愛媛大のGRCの装置を参考にして（111）方向の押出し方法に変えて最大15GPa
加圧を実現したところでした。そこで私は山中先生を通じて、入舩先生に相談し、当時准教授としてGRCにおられた西山宣正先生（のち、ドイツの
DESYに転出、現在東工大）とともにSmB12の合成、更にはR=Ce, Pr, Ndの合成にも取り組みました。
使った装置は3000トンプレスで、最大20GPa荷重の元、SmB12の単相合成にはじめて成功いたしました。
その流れで、今に至るまでPRIUS共同利用研究にも参加させていただき、毎年のように関連物質の合成にお邪魔させていただいております。毎回、ラボマネージャーの新名先生には、学生ともども非
常にお世話になっており、感謝に堪えません。おかげさまで、茨城大学でも高圧装置を導入して、高圧合成研究に取り組むことができるようになり
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2019年2月27日（水）～28日（木）と、PRIUS成果発表会・シンポジウムが開催され、PRIUSを利用した共同利用・共同研究の成果が口頭発表・ポス
ター発表により報告されました。シンポジウムには国内外から約70名の参加者のもと、多様な研究成果が発表され質疑応答やその後の議論を通じて研究及び人的な交流を深めました。今年はこれに引き続いて、ナノ多結晶ダイヤモンド（ヒメダイヤ）の合成・特性・応用に関する国際シンポジウ
ムが2月28日～3月2日に開催され、PRIUSシンポジ
ウム参加者の一部はこの国際シンポジウムに合流し、活発な研究交流がおこなわれました。

編集後記：大型科研費の特別推進研究、ヒアリン
グによばれながらあえなく落選。直前に某先生に根津の常勝トンカツ屋さんに連れっていっていただいたのに、ジンクス破ってしまい申し訳ないところです。一度採択されているし、歳を考えるとしかたないかもしれませんが...（T.I & Y.M.）。

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