GRC Ｎｅｗｓ Letter2021.3.20

No.59

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/

目

委員を含む全学の「GRC 在り方検討委員会」が昨
年度設置されました。対面での委員会の開催は困難でしたが、このほどその結果が取り纏められ、報告書の内容が確定しました。
センターの活動評価に関しては、教育活動・研究活動・社会貢献・国際交流・広報活動の 5 つの項目に対して評価いただきました。これらのいず
れにおいても高い評価をいただくとともに、全体評価も 11 名の委員全員が A 評価と、極めて高い評価をいただきほっとしています。報告書の内容
は GRC ホームページにおいて公開するとともに、追って冊子体としても配布を予定しています。
報告書にありますように、今後の GRC の研究の方向性に関しては、動的地球科学・惑星深部科学・
超高圧材料科学をキーワードとし、それぞれ深発
地震のメカニズムやマントル・核のダイナミクスと進化、太陽系内惑星やスーパーアース深部における物質の挙動、超高圧を利用した新たな物質合成と新材料の開発、などを重点的に進める予定です。また教育においては、引き続き愛媛大学における学部・大学院教育を担当するとともに、とりわけ博士後期課程学生や博士研究員などの若手研究者の育成においても、大きく貢献することを目指します。
GRC は学術創成研究・特別推進研究・基盤研究(S)、新学術領域研究等の大型科研費を、設立以来ほぼ切れ目なく獲得することにより、またグローバル COE 拠点や文部科学省の重点的予算の採択などにより、世界でもトップクラスの地球深部科学・
超高圧科学の拠点として成長してきました。このような研究面や人材育成面での資源をもとに、2013 年には共同利用・共同研究拠点化され、法人化第 2 期・第 3 期を通じて高い評価をいただいてきました。現在、第 4 期における PRIUS の申請をおこなっているところですが、引き続き拠点としてのコミュニティーへの貢献も重要な課題と考えています。
社会との連携強化も、今後の GRC の重要な課題です。研究成果の一般への発信については、これまでも様々な取り組みを実施していますが、今後次センター長挨拶
センター構成NEWS＆EVENTS:
GRC設立20周年と今後の在り方
大内智博准教授に学長特別賞
満圭祐さんが高圧討論会ポスター賞受賞
絵本「潜入地球」が中国で発売
第4回GRCイメージコンテスト開催
第7回 PRIUSシンポジウム開催
ジオダイナミクスセミナー
新人紹介
ALUMNIレポート No.24
最新の研究紹介センター機器紹介
先進超高圧科学研究拠点（PRIUS）

センター長あいさつ
入舩 徹男
2001 年 4 月に設立された GRC も、この 3 月
末でちょうど 20 年となりました。予期せぬコロナ禍の中、記念行事等は行わないことにしましたが、今後とも
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）」
をよろしくお願いいたします。
GRC 設置後 20 年を迎えるにあたり、とりわけ過去 10 年間の活動に対する外部評価を受けるとともに今後の新たな方向性を検討するため、学外の1

は SNS や動画配信などを通じた情報発信にも、より積極的に取り組んでいきたいと思います。本ニュースレターにおいて紹介されているイメージコ
ンテストも、このような広報活動の一環であり、コロナ禍における GRC メンバーの様々な一面が紹介されています。また、PRIUS を通じた研究コミュ
ニティーとの連携に加え、超高圧合成法を用いた新材料の開発などを通じ、産業界との連携も強化する予定です。
一方で、私自身もそろそろ第一線から退くことを念頭におき、新しい運営体制への移行やそれを支える支援体制の充実と役割分担の明確化を進めたいと考えています。本年度は、博士研究員時代から GRC で貢献いただいた教授 1 名、准教授 1 名
が他大学へ異動になりましたが、新たに若手教員
2 名を採用することができました。この 20 年で大学を取り巻く状況も大きく変わりましたが、若手に自由に研究してもらい適度な人材流動を前提としながらも、革新的・学際的研究を国際的に推進する GRC の伝統を受け継ぎつつ、新しい方向性を打ち出していただければと思います。末尾になってしまいましたが、また遅まきながら、本年もよろしくお願いいたします。

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）
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）
白石千容（研究補助員）❖

客員部門
客員教授 Yanbin Wang（シカゴ大学GSECARS
代表・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名誉教授）
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）客員教授 八木健彦（東京大学名誉教授）
客員教授 舟越賢一（CROSS中性子科学センター研究開発部次長）
客員教授 平井寿子（立正大学地球環境科
学部特任教授）客員教授 井上 徹（広島大学大学院先進
理工系科学研究科教授）
客員准教授 丹下慶範（（公財）高輝度光科学研究センター回折・散乱推進室主幹研究員）
客員准教授 西山宣正（住友電気工業（株）
アドバンストマテリアル研究
所主幹）



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）
和田まどか（事務職員）
宮本菜津子（事務補佐員）
八城めぐみ（研究補助員）
濱田愛子 （事務補佐員）

センターの構成（R3.3.1現在）



超高圧合成部門
入舩徹男（特別栄誉教授）
大藤弘明（教 授：東北大学兼任）大内智博（准教授）
Steeve Gréaux（助 教）井上紗綾子（助 教）（R3.2.1-）
桑原秀治（助 教）（R3.3.1-）
國本健広（特定研究員）
近藤 望（WPI研究員）（R3.3.1-）



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）



物性測定部門西原 遊（教 授）
河野義生（准教授）
境毅（准教授）
大平 格（WPI研究員）❖

NEWS＆EVENTS❖GRC 設立 20 周年と今後の在り方

GRC は文部科学省令に基づく施設として 2001
年 4 月に設立され、この 3 月でちょうど 20 年が経過しました。GRC では 10 年ごとに全学的に「在り方検討委員会」を組織し、学外委員も含めて
過去 10 年間の実績の評価と、今後 10 年のセン

超高圧材料科学部門
内藤俊雄 （教授：理工学研究科兼任）
松下正史 （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）
2

ターの方向性について検討を行っています。このたび同委員会による報告書が、委員長の宇野英満先端研究・学術推進機構長により取り纏められました。この結果、これまでの活動に対して高い評価が得られるとともに、今後も先端研究や研究人材育成面で愛媛大学を代表する特色ある研究拠点として、さらなる発展が期待されています。報告書の内容は GRC ホームページにおいて公開されるとともに、近く冊子体として配布される予定です。なおコロナ禍の現状に顧みて、20 周年記念行事については見送ることとなりました。

基づき、jadeite のナノ多結晶化過程についての発表をおこないました。受賞者の満さんには、討論会 3 日目に開催された同学会総会において、賞状と副賞が授与されました。
【参照 HP】日本高圧力学会（JSHPST）
https://www.highpressure.jp/❖

絵本「潜入地球」が中国で発売

入舩徹男センター長と、絵本作家の関口シュン氏によって 2019 年 11 月に発刊された絵本「地球の中に、潜って❖ 大内智博准教授に学長特別賞
いくと・・・」（福音館書店）の中国語版「潜入地球」が、新型コロナウイルス対応
北京科学技術出版社から発において顕著な功績があっ売になりました。
た者を対象とした学長特別「地球の中に、潜っていく
賞表彰を、GRC の大内智博准と・・・」は、福音館書店の教授が受賞し、12 月 10 日に「たくさんのふしぎ」シリーズの一つとして発刊
表彰式が行われました。
大内准教授の受賞理由は、 された後に、北京科学技術出版社から中国でも発行したい旨の問い合わせがありました。両者によ「独自の超高圧装置制御シる協議の後、北京科学技術出版社による翻訳が行
ステムの開発による共同利
われ、このたびハードカバーの単行本として中国用実験のリモート化」で、全土での発行が実現しました。
VPN 通信ソフトウエアを利用することにより、学
本絵本の発行は中国の児童教育に貢献するとと外から GRC の一部の超高圧実験装置の圧力・温もに、両国の研究・教育交流にとっても重要であ度のリモート制御することを可能にました。こると思われます。GRC ではこれまで中国から、40
れにより、GRC が運用する共同利用・共同研究拠
名程度が博士課程学生・研究員・教員として在籍・
点 PRIUS における共同利用実験が、九州大や静滞在しており、また GRC が運用する共同利用・共岡大などから遠隔操作で行われるなど、コロナ
同研究拠点 PRIUS の活動や、3 つの中国研究機関
禍における拠点活動の継続において重要な効果との学術交流協定などを通じて、中国との間で多が得られています。
くの人的交流があります。本冊子の出版においても、GRC で博士課程を修了した周佑黙博士（現九❖ 満圭祐さんが高圧討論会ポスター賞受賞
州大学研究員）に、専門的見地からの訳文最終校
正をお願いしました。写真は元 GRC 研究員の
日本高圧力学会が主
Xianlong Wang 中国科学院固体物理研究所教授の催する第 6１回高圧討娘さん。
論会で、満圭祐さん（理工学研究科博士前期課【書誌情報（2019 年 11 月発刊日本語版）】
程 2 年）がポスター賞「地球の中に、潜っていくと・・・」入舩徹男（文）・を受賞しました。
関口シュン（絵） 福音館書店「たくさんのふしぎ」
令和 2 年度の同討論シリーズ 2019 年 12 月号
会は 12 月 2 日～4 日の3 日間にわたり、オンラ【リンク先】福音館書店
インで開催されました
https://www.fukuinkan.co.jp/book/?id=5854
が、ポスター賞にエントリーした学生発表 38❖ 第 4 回 GRC イメージコンテスト開催
件の中から、参加者の投票により 5 名の発表者が賞に選ばれ、愛媛大学からは、満さん（指導教員
GRC では広報活動と PRIUS における交流活動の入舩徹男 GRC 教授）が化学・材料系分野において一環として、GRC 構成員や PRIUS ユーザーを主な受賞しました。発表タイトルは「高温高圧下にお対象として、写真や動画などを中心とした「イメーける jadeite ガラス弾性波速度変化とナノ多結晶
ジコンテスト」を開催しています。第４回目を迎化過程」で、ヒスイ輝石（jadeite）組成ガラスのえる 2020 年度のコンテストは、コロナ禍における結晶化に伴う弾性波速度測定と合成実験の結果に3

活動をテーマに、研究活動に無関係な作品も含め幅広く募集しました。委員長の土屋旬 GRC 准教授のもとには、50 件近い応募作品が寄せられ、オン
ラインツールを用いた作品の展示とコメントのやり取り、また投票もオンラインで行われました。
投票にはアメリカやオーストラリアからも参加いただき、12 月 18 日に開票の結果 13 件が受賞作品として選出され、同日夜にやはりオンラインで開催された GRC 忘年会において発表されました。な
お、受賞作品は本ニュースレターの最後に掲載しています。

⾼野義彦（物質・材料研究機構）
電極導入型 DAC による水素化物の圧力下物性
西原遊 閉会あいさつ❖ 第 7 回 PRIUS シンポジウム開催
2021 年 3 月 2 日（火）に、共同利用・共同研究の成果報告会を兼ねた「第 7 回 PRIUS シンポジウ
ム」をオンライン方式で開催しました。昨年度は
コロナ禍の影響で直前に中止としましたので、今回は 2 年ぶりの開催となりました。また、ポスター発表は行わず、超高圧物性測定をキーワードに依頼講演 8 件のみとしました。オンライン方式
での開催ながら、約 60 名の参加者があり、発表された最新の研究成果に関して活発な議論が行われました。

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 予定なし
５月
5/14“Mn(II) oxidation catalyzed by nanohematite
surfaces and structural evolution of
product Mn oxyhydroxides by selfcatalytic reaction”
Dr. Sayako Inoue (Assistant Professor,
GRC)【日時】2021 年 3 月 2 日（火）13：00-17：00【開催方法】オンライン方式（Zoom 利用）【プログラム】[セッション１]（司会：河野義生）
入舩徹男 開会あいさつ
尾崎典雅・片桐健登（大阪大）
ハイパワーレーザーと SACLA を用いた NPDの衝撃圧縮実験佐藤友子（広島大）
ブリッジマナイトの衝撃圧縮挙動



過去の講演

第536回“Thermal conductivity of Super Earth’smantle”
Dr. Haruhiko Dekura (Lecturer, GRC)
2020.10.30

⽊村友亮（岐⾩⼤）
ブリュアン散乱分光法を用いたアンモニアの超イオン相の弾性波速度測定
東真太郎（東京工業大）
回転式 DAC を用いた超高圧変形実験から考察する下部マントルとスラブの強度コント
ラスト

第537回“Sound velocities of subducted basaltic
crust in the deep mantle”
Dr.
SteeveGréaux(AssistantProfessor, GRC/ELSI-ES)
2020.11.6[セッション２]（司会：出倉春彦）
境 毅（愛媛大）
DAC×FIB で拓く高圧技術

第538回“Two-dimensional numerical experimentson thermal convection of highly
compressible fluids with variable
viscosity and thermal conductivity:
Implications for mantle convection ofsuper-Earths”
Dr. Masanori Kameyama (Professor,
GRC)
2020.11.20

⽯松直樹（広島大）
NPD を用いた X 線吸収分光による高圧物性研究の現状
中本有紀（⼤阪⼤）
水素加圧に向けたダイヤモンドアンビルセ
ルによる圧力発生技術開発
4

第539回“A challenge to observe the processof faulting in rocks at highpressures”
Dr. Tomohiro Ohuchi (Associate Professor,
GRC)
2020.11.27

新人紹介
井上 紗綾子（助教)

2021年2月1日付
けで助教として着任いたしました井上紗綾子と申します。私は2016年に東京大学理学系研第 541 回“Applications of NPD to high-pressure
究科地球惑星科学
science and technology; some recent
専攻で博士号を取advances and future perspectives”
得し、卒業後は米Dr. Tetsuo Irifune (Professor, GRC/
国 バージニア工
ELSI-ES)
2020.12.18
科大学で３年間と東大で1年半ポスドクとして過ごし、この度GRCに第 542 回“Role of deep water cycle on the core参りました。
mantle interactio”
私は周囲の環境との相互作用に伴う鉱物の結晶
Dr. Masayuki Nishi (Associate Professor,
構造や化学組成の変化を主に高分解能電子顕微鏡
GRC)
2021.1.15
法を用いてナノスケールで明らかにし、その形成機構を明らかにしようと研究を行ってきました。
第 543 回“Interaction between cerium and H2O in
特に、ナノメートルオーダーの粒径で存在する鉱hydrous rhyolitic melts”
物の地球上での挙動に興味を持ち、これまで粘土
Dr. Nozomi Kondo (Post-Doctoral Fellow,
鉱物や金属水酸化物鉱物について研究してきましGRC)
2021.2.12た。粒径がナノメートルサイズの場合にはマイク
第 544 回“High pressure generation over 4 megabar” ロメートルスケール以上の場合と異なる性質を持Dr. Takeshi Sakai (Associate Professor, ち、粒径が小さいことで莫大な比表面積や界面を持つため、環境変化の影響をより敏感に受けるとGRC)
2021.2.19
考えられています。しかし、その粒径の小ささか
ら直接的な観察や解析が難しく、実際に地球科学
第 545 回“Application of nano-polycrystalline
的な現象においてナノメートルサイズ鉱物がどの
diamond to high pressure experiment
ような役割を果たすのかはまだ十分な検討がされusing multianvil apparatus with 6-8ていません。
2 type system”
私は高分解能透過電子顕微鏡法(HRTEM)を用い
Dr. Takehiro Kunimoto (Post-Doctoralてほぼ原子レベルで結晶構造を直接観察しナノ
Fellow, GRC)
2021.2.26メートルの世界をより精密に理解しようとしてきました。その一例をご紹介します。水溶液中で赤第 546 回“First-principles investigation of
鉄鉱ナノ粒子を触媒とするMn(II)の酸化実験を行
tilt
grain
boundaries
inい、その生成物の変化をHRTEM観察などで解析しま(ferro)periclase”
した。その結果、赤鉄鉱を触媒としたMn(II)酸化Dr. Sebastian
Ritterbex (Post反応によりMnOOHナノ粒子が生成された後、生成物
doctoral Fellow, GRC)
2021.3.5
MnOOHナノ粒子自身を触媒とする水溶液中の残留Mn(II)の酸化反応でMnOOHナノ粒子表面に厚さ3第 547 回“Thermal and chemical interactions
nm ほ ど Mn3O4 外殻 層
between the core and mantle”が形成されたこと
Dr. Taku Tsuchiya (Professor, GRC)を明らかにしまし2021.3.19
た（図）。このような
水とナノ粒子界面でのわずかな表面構造の変化を直接観察できることは
HRTEM観察の大きな強みです。そして、第 540 回“Structural evolution of SiO2 glass
and amorphous TiO2 at high pressures”
Dr. Yoshio Kono (Associate Professor,
GRC)
2020.12.11

5わずか数nmの外殻層が界面に存在するだけで、水溶液中での生成物ナノ粒子の地球化学的な挙動は大きく変化すると予想できます。同様の構造を持
つ天然Mn水酸化物の報告は（まだ）ありませんが、環境との界面であるナノ粒子表面構造のナノス
ケールでの変化をナノスケールで解析すること
は、地球化学的な現象を理解する上でとても重要だと提案しました。今後は金属(水)酸化物鉱物の
電気化学的な性質と構造変化の解析を合わせて行
い、ナノメートルサイズ鉱物の触媒としての性質と結晶構造の変化をより具体的かつ体系的に明らかにしたい考えています。また、層状珪酸塩鉱物の結晶構造の安定性へのサイズ効果の影響についても研究したいと考えています。
ここまでで、私がこれまで地球深部科学とは縁遠かったことに皆様お気づきかもしれません。しかし、私が研究対象とする粘土鉱物や金属水酸化物鉱物は地球深部に存在する物質と同様に電子線損傷を受けやすいという共通点があり、それら物質の解析を行うためのノウハウは高圧実験で合成された物質などの解析に貢献できるのではないかと思います。また、TEMの地球深部科学への更なる応用のために、技術改良や開発にも取り組みたいと考えています。私個人の研究としても、層状珪酸塩鉱物や金属水酸化物鉱物の結晶構造変化に圧力というパラメーターを加えることで、これまで
環境科学的な観点から語られることが多かったナ
ノメートルサイズ鉱物の物性や結晶化学的な特徴について新たな視点で研究できるのではと期待しております。皆様と議論や共同研究ができることを楽しみにしております。これからどうぞよろし
くお願い申し上げます。

えないほど手法、対象がばらばらな学生が在籍した研究環境で学生生活を送りました（月の熱史に関する理論的研究、惑星探査機への搭載を目指した分析機器開発、惑星大気の光化学反応に関する実験的研究等）。そのせいか、私も勝手気ままに研究テーマを考え、良くも悪くもマイペースに研究を行うことができました。もともと深く物事を考えるのが苦手なせいか、なるべく単純な問題設定を行うことで簡単な実験や計算によって地球の初期表層環境を推定する研究に取り組んできました。
ここ5年ほどは惑星内部の核やマントルが表層環
境（大気、海洋や酸化還元状態）に与える役割を解明することに興味があり、今後もしばらくは高圧実験を主軸にした研究を行いそうだなと感じております。GRCでは核―マントル間の揮発性元素同位体分別やマントル酸化還元度の鉛直分布に関する実験的制約を行い、地球の揮発性元素の起源や内部循環、そして酸化的大気の変遷を考える上で重要な課題に取り組んでいく予定です。
もともと手法問わず研究を行ってきたり、ろくに学会参加もしてこなかったため、そもそも存在が認識されていなかったり、何が専門なのか自分
でもよくわからないのが目下の悩みではあります
が、対象は一貫して地球型惑星形成直後の初期表層環境に関する研究を行っているつもりです（たまにその時々で興味の沸いた上記以外の研究を行うこともあります）。今後はGRCの環境を生かした
ここでしかできない実験にも取り組みたいと思いますが、誰でもできる実験を誰もが思いつかない視点で行っていくことも大事にしながら研究を進めていきたいと考えております。皆さまどうぞ宜
しくお願い致します。

桑原 秀治
（助教)

ALUMNI レポート㉔❖3月に着任致しました
桑原秀治です。昨年4月から今年2月 までは岡山大
学惑星物質研究所に在籍しておりました。前任地も大変居心地は良かったのですが任期付きということもあり、就職活動をしているなかで運よく
GRCに採用していただけました。GRCには2016年7月から2020年3月までの約4年間も特別研究員として在籍していたことがあり、センターの多くの方はすでにご存知だとは思いますが、改めて自己紹介をさせていただきます。
私は生命の起源と進化を育む地球表層環境がどのように形成、維持されてきたのか？とくに生命誕生以前の初期表層環境に興味を持って研究を行っております。大学院時代は同じ研究室とは思GSECARS, University of Chicago
Research Professor, Yanbin Wang

The COVID-19
pandemichassignificantly
impacted lives
in the wholeworld.
After
my February /
March
2019
visit to GRC, I
have not been able to come to Matsuyama tomeet my colleagues and friends, unfortunately.
But life goes on one way or another, so does
scientific research.
In an issue of the GRC Newsletter in 2016,
Igaveareportonstrengthof6polycrystalline diamond composites (PCDCs)
using NPD as deformation pistons, a projectin close collaboration
with GRC staff
members. The current report is extension ofthat study, completed last year, on plastic
deformation of NPD itself, using NPD as
deformation pistons. This is an international
collaboration with Profs. Tetsuo Irifune,
Hiroaki Ohfuji, and Dr. Toru Shinmei at GRC,
Prof. Bin Wen of Yanshan University(Qinhuangdao, China), Dr. Norimasa Nishiyama(now at Sumitomo), and Drs. Feng Shi (now at
China University of Geosciences, Wuhan,
China), Tony Yu, Timothy Officer, Julien Gasc
(now at École Normale Supérieure, Paris,
France), and myself at GSECARS of the
University of Chicago.
To measure the strength of NPD under highpressure and temperature in-situ, we rely on
the so-called lattice strain, defined for any
diffraction line with an index hkl, as
𝜀𝑙𝑎𝑡 (ψ) =𝑑ℎ𝑘𝑙 (ψ)−𝑑𝑝(ℎ𝑘𝑙)𝑑𝑝(ℎ𝑘𝑙)= 𝑄ℎ𝑘𝑙 (1 − 3𝑠𝑖𝑛2 ψ)features: (1) there are very few free
dislocations even after large plastic
deformation, (2) nanotwinning increases withplastic strain, and (3) nanograins develop
domain structures with small misorientations.
The last observation is particularlyinteresting, as numerous recent studies haveshown that as grain size is reduced to a few
100 nm, lattice rotation becomes anincreasingly important mechanism for plastic
deformation in nanostructured metals andoxides. Our study suggests that lattice
rotation is also an important mechanism forplastic deformation in strong covalentnanomaterials like NPD. This is the firsttime when lattice rotation is observed indiamond. These conclusions are supported bymolecular dynamics (MD) simulations conductedby Prof. Bin Wen.
Because of the unusual shape of the latticestrain, a correction scheme was developed forevaluating the strength of NPD. In the rightpanel of the figure, blue symbols arestrength data of NPD at 1473 K (～10 GPa).
Deformation of NPD is divided into threestages as illustrated by the red curve.
Stage 1 is elastic. The lack of existing
defects such as dislocations in the
undeformed material requires higher stress tocreate new defects. Stage 2 is dominated bynanotwinning, which further strengthens thematerial, with rapid increase in strength.
Stage 3 is dominated by lattice rotation. As
a result, the overall strength of NPD ismarkedlyhigherthantheSumitomo
polycrystalline diamond composite (PCDC;
green symbols), whose deformation iscontrolled primarily by dislocation slip,
with continuing strain hardening.
This study is the first to quantitatively
evaluate strength of NPD under plastic
deformation at high P and T and should shedlight onto mechanisms of strengthening anddeformation in nanograined polycrystalline
diamond. Our manuscript has been submitted to
ASC Nano and is currently under review. I am
grateful to all collaborators, especially
those
at
GRC,
for
their
valuable
contributions to this study.

(1)where ψ is the azimuth angle measured in anarea detector (0°being perpendicular to thevertical maximum principal stress), dhkl (ψ)
is the lattice spacing at a given P, T, andstress, and dp(hkl) is the hydrostatic dhkl under
the P-T condition. Differential stress iscalculated from the Q factor in Eq. (1) using
an appropriate shear modulus. A striking
feature of NPD after ～ 5% strain is theunusual “saturation” of lattice strain,
showing severely flattened bottoms whenplotted as a function of diffraction azimuth
angle (left panel of the figure). The
conventional fit (black thin curve in theinset) using Eq. (1) fails to describe theobserved behavior.

❖Transmission electron microscopy (TEM),
conducted by Prof. Ohfuji on recovered
samples,reveals
severalinteresting

九州大学大学院理学研究院
学術研究員, 周佑黙

Greetings, dear GRC members, today (Feb12th) is the first day of the lunar year 2021.
7

For the past year was extremely abnormal, I
wish you a normal but happy new year.
I stayed at GRC for
7 years since Nov 2013
asPhD
foreigner
student
andpostdoctor. Thanks to mysupervisor,Prof.
Irifune,andmanyother GRC members, I
did
enjoy
very
peaceful time in GRC
and also Matsuyama.
When I was a master student, I used highpressure presses to make diamonds. In thesecond year of the master course, I got myfirst opportunity to come to Japan and visit
Muroran Institute of Technology as short-term
exchange foreigner student. It is thisjourney that impressed me with the beauty ofJapan and the university education andresearch. At that moment, I found the will oflearning more about Japan and science. Also,at that moment, I started to know the nanopolycrystalline diamond synthesized by Prof.
Irifune's group. Then I wrote short messages
to Prof. Irifune and inquired the possibilityof entering his group. So luckily, I thought
I was too small to notice and also my messages
should be abrupt, while Prof. Irifune
responded positively and approved myapplication soon. So, after I finished mymaster course, I joined Prof. Irifune's teamand became a member of GRC.
The beginning is always the most difficult
part for many things. First, I turned to startlearning Earth science. Second, I got to be
used to the multianvil technique and manyother experimental and analytical devices.
Although neither were easy for me, I reallyenjoyed the learning and training process,since GRC gathers many smart brains andprovides excellent conditions for research.
Indeed, the experiments were my favorites,
although a bit tough. Until my graduation, I
finally established my experimental tricks
and style by many tests, self-consideration,
following many suggestions, and "spying", andstarted to be satisfied with the quality of
my experiments.
In GRC, I used to do quite simple,
relatively cheap multianvil experiments, but
at quite high temperatures above 2300 K.
However, such high temperatures were not soeasily generated previously. Benefitting fromthe quite high temperatures, we luckily got
the chances to meet a series of new aluminous
silicates at high pressures. They are the Na
end-member of CaAl4Si2O11 (CAS) phase,
K0.2Na0.8AlSi3O8 hollandite, two Al2SiO5 phases,
and an Al2Si2O7 phase. These are the main
products that I obtained in GRC.
At the end of Nov 2020, I left GRC for new
challenges in Prof. Kubo's group of Kyushu
University. Although my leaving was a little
abrupt, it is better for me to do something
different outside GRC, since I have alreadystayed at GRC for 7 years. In the past, I did
many simple, repetitive experiments. From now
on, I may do some well-designed and much more
complicated experiments. Prof. Kubo also runs
a pretty good laboratory. I will be happy towork in his group.
I have been in Kyushu for about 2 months.
My life in Japan is quite simple, so the newenvironment did not trouble me at all. On thecontrary, I like the open and a little wild
field around the university's campus where I
can find peace as well. By the way, there isa place named“Susenji”nearby (see thephoto). This place name somehow relates tome. The first two symbols represent me andProf. Irifune, and the last one forecasts thebright future on my head. Let us see in the
future. Thank you very much again.

最新の研究紹介❖ 超高温高圧法を用いたダイヤモンドの電子材
料機能開発
タイトルは、今度博士後期課程を修了した福田玲さんの論文名です。名前のとおりですが、博士課程では、ダイヤモンドの電子材料としての機能探求を、GRC の超高圧技
術、ヒメダイヤを利用させて頂き実施しました。
今回の紹介の機会を頂きましたので、福田さんの期間中の研究についてご紹介させて頂きます。
ダイヤモンドは高い絶縁破壊電界や移動度など、優れた半導体としての物性を持っています。これを利用した各種電力変換に利用されるパワーデバ
イスが実現すれば、輸送機器や家電などの大幅な小型化、省エネ化が期待できます。さらに窒素-空8孔結合欠陥(N-V センター)のような、量子磁気センサー、量子光源としても実用の期待が高まりつつあります。このような背景のもと、超高温・高圧技術で可能になるダイヤモンドの電子材料機能を探し求めて、以下のような将来有望な結果が得られたと考えています。
①ヒメダイヤが半導体になるかも： ヒメダイ
ヤの導電性を調べたところ、ドーピングを施さない状態で、800℃では 4×102Ωcm の抵抗率とホール移動度 2cm²/Vs を示しました。これは現状でも有機半導体などとは競合可能な数値で、電気が流れるレベルまでドーピングが実施できればヒメダイヤならではの強靭さ、光透過性能などを活かした特徴的な半導体ができる可能性があるのではと考えています。また、透明な単結晶よりも強い光吸収を示すことから、レーザー照射による導電性
電極形成が容易であることも見出すことができました。
②流れなかった電気が流せるかもしれない：
ダイヤモンドに電気を流すためには、一般的には導電性を示す不純物を格子置換で導入し、その周辺欠陥を低減して高純度化するか、所望の配位に制御する、ということが必要になります。ひとつは、ヒメダイヤ合成時に導電性を示す B や P を含む素材を同時に封入することで、それらがダイヤ
モンドの中に微結晶として導入できることがわかりました。また、単結晶ダイヤモンドにイオン注
入で B や P を導入した試料では、高温・高圧処理後の明瞭な結晶性回復と、他の環境起源不純物の低減が得られました。この結果は、青色 LED が実現した際、GaN 中の Mg ドーパント p 型活性化に発案されたアニーリング処理と非常に似た振る舞いです。ダイヤモンドの導電性発現までは到達しませんでしたが、今後の不純物導入、機能発現に非常に有望な結果だと考えています。
③Sn-V センター活性化に成功： 上記②と同様に Sn をイオン注入して高温・高圧処理を実施することで、世界でもまだ成功例は少ない量子光源として期待される Sn-V センターを活性化させることができました。ピーク位置 1.999eV、2.003eV、それぞれ半値幅 2meV の鋭い発光を、77K の温度帯域まで観測することができました。
以上の福田さんの期間の取り組みから、ダイヤ
モンドの電子・量子機能開発への超高温・高圧合成技術の有効性を示してもらえました。どのような形の研究ができるかもわからない当初から、福田さんの途切れることのない取り組みで、ここまでの確かな知見に醸成させてくれました。この間
GRC から頂いた多くのサポートに心からお礼申し上げます。将来に夢が膨らむ貴重な知識・技術基盤を築いてもらえたと思いますので、また新たなスタートとして、未踏のダイヤモンド機能発現へむけ研究に取り組んでいければと思います。
（石川
史太郎）

センター機器紹介❖

炉床昇降式高温電気炉 SPM65-17

昨年度末に GRC に新たな装置として炉
床昇降式高温電気炉
SPM65-17 が導入され
ま し た （ 写 真 ）。
SPM65-17 は小型です
が最高 1700℃の超高温加熱が可能な電気炉です。炉床昇降式
により試料の設置も容易であり、また PID
プログラム制御により低温から高温まで安定した加熱を簡単に行うことができます。炉内の大きさは、直径 65mm、高さ 120mm と非常に大きい空間があり、大サイズのるつぼを使用することが可能です。それにより、大型の試料の焼成や融解、ガラス作成、高温処理などに幅広くかつ簡便に使用できると考えています。特に、これまで GRC
で一般的に使用してきた高温雰囲気炉と比べて、より大型のるつぼを使用することが可能であるため、大型試料を用いた試料合成などの用途に力を発揮すると期待されます。例えば、GRC で現在活発に研究されているナノ多結晶セラミックスの合成 （ 例 え ば 、 Irifune et al., 2016, Nature
Communications, 7, 13753）や弾性波速度測定用の高品質の焼結試料の合成（例えば、Greaux etal., 2019, Nature, 565, 218-223）に使用するための出発物質として、大型のガラス試料の合成などが可能になると考えています。一方、今回導入した炉床昇降式高温電気炉は大気条件下での使用に限定されます。そのため、酸化還元状態を制御した試料合成には、従来より使用している高温雰
囲気炉が有用になります。GRC に現在設置されている２種類の高温雰囲気炉と今回導入した炉床昇降式高温電気炉を用途ごとに使い分けることにより、より効率の良い試料合成が可能になると考えています。
（河野義生）

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PRIUS 利用者の声

My research is focusedon understanding local
structure in silicate
glasses, melt and aqueous
relevant to geochemical
processes. I have beenusing X-ray absorption
spectroscopy (XAS) as amajor tool to study theseproperties in-situ athigh temperature and pressure using diamond
anvilcells.
The
accesstonanopolycrystalline has opened fantastic new ways
in studying these systems as XAS is spoiled
by the Bragg peaks of the single-crystal
diamond anvils, i.e. particularly EXAFS
becomes impossible. With the NPD-anvils
provided by Prof. Irifune through the GRCPRIUS program and with Dr. Angelika Rosa of
the XAS beamline BM23 at ESRF we were able toinvestigate the local structure of Ge inchemically complex germanate and Ge-doped
silicate glasses up to 165 GPa (Krstulovic etal. 2020, 2021), which is to my knowledge
among the highest pressure reached for EXAFS
on this type of glass. Ge and Si in theseglassesconvertfrom
tetrahedral
tooctahedral coordination at pressures between
20 and 60 GPa. At higher pressures, our data
show that the coordination number of Ge does
not change further up to the pressuresinvestigated and the polyhedron shows acompression behavior distinct from that insimple GeO2. Further, we could, for first time,
constrain the local structure of Sr insilicate glass up ca. 45 GPa, which also showsa significant increase in coordination number(6 to ca. 9, Krstulovic et al. 2021). Finally,
we have measured for the first time XANES
spectra during laser-heating up to ca. 4000
K at ID24, ESRF, showing that the transition
from tetrahedral to octahedral coordinationin the melt is shifted to lower pressure athigh temperature (Krstulovic et al. in prep.).
Krstulovic M., Rosa A.D., Biedermann N.,
Spiekermann G., Irifune T., Munoz M., Wilke
M. (2020), Ge coordination in NaAlGe3O8 glass

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upon compression to 131 GPa. Physical Review
B. 101, 214103. doi: 10.1103/PhysRevB.101.214103
Krstulovic M., Rosa A.D., Biedermann N.,
Irifune T., Wilke M. (2021), Structuralchanges in aluminosilicate glasses up to 164
GPa and the role of alkali, alkaline earth
cations and alumina in the densification
mechanism. Chemical Geology, 560, 119980.
https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2020.119980（ Max Wilke : Professor, InstituteGeosciences, University of Potsdam）❖

of

PRIUS利用者の声

The first time I heard about PRIUS was in2014, when I was about to move from Carnegie
Institution for Science to join colleagues at
the Geodynamic Research Center of Ehime
University as postdoc. This research program
appeared to me as a valid opportunity to workon fundamental aspects of the petrology of
the Earth’s interior by performing experimentswith MADONNA press at GRC. As I am very
interested in the oxygenation of the deep
mantle through time and its implications on
the mobilization of carbon to form diamonds
and CO2-rich magmas, the possibility toperform experiments at pressures greater than
25 GPa has been a unique opportunity, butalso a great honor due to the high cost of
the employed sintered diamond anvils
necessary to generate very high pressures.
Along with the technical support of GRC
collaborators, I was able to synthesize
mineral assemblages consisting of bridgmanite,
ferropericlase, FeNi alloy, diamonds andcarbonates that are representative of a lower
mantle oxidised by interaction with subductedCO2-rich fluids. Since I became professor at
Sapienza University of Rome at the end of
2015, PRIUS has supported my visit but also
the visit of some of my students that were
happy to get in touch with the international
scientific environment at GRC, and learn a
bit of experimental petrology. Over theseyears, my scientific interests have expanded
to the rheology of volatile-rich magmas,
mineralogy of the subducted slab andplanetary geology. I am very grateful to
Director Irifune-sensei and to all thescientificmembers
of
the
GRC
for
establishing and sustaining the PRIUS program.
Thanks to the different types of PRIUS
collaborative research projects, I will beable to collaborate with GRC colleagues also
during the COVID-19 pandemic. (Vincenzo
Stagno ：Associate Professor, Department ofEarth Sciences, Sapienza University of Rome)❖

PRIUS 利用者の声

氷やガス、またそれらからなるガスハイドレー
トは氷惑星や氷衛星の主要な構成物質であると考えられています。特に，ガスハイドレートの代表的な物質であるメタンハイドレート（MH）は、土
星最大の衛星タイタンにおいて、その内部に大量に存在し、大気に数％含まれるメタンの供給源となり得ることが報告されています。そのため、タイタン内部条件におけるMHの安定性を明らかにすることは、大気組成が地球の原始大気に類似しており、原始的な生命や生命誕生の謎を解く手掛かりとしても注目されるタイタン探査の重要な一歩となります。
そこで私達のグループでは、タイタンの内部条件を再現したH2O–CH4–NH3系におけるMHの高温高圧挙動を調べ、得られた実験結果に基づきタイタンの内部構造および大気メタンの起源の検討を行う
ための研究を進めており、PRIUS共同利用では高温高圧下におけるMHの融解・固相分解を判断する上で強力な手法となるラマン分光と外熱式DACを組み合わせたその場観察実験を行っています。本研
究は愛媛大学の宋雪然さん（平成30年3月卒業）と立正大学の町田憲治さん（令和2年3月修了）の学位論文研究でもあるため彼らと試行錯誤しながら進めてきましたが、2人の尽力もあり，現在までにMHの室温高圧相転移と高温高圧安定性に与えるア
ンモニアの影響を議論した論文を2報公表するに至っています（Kadobayashi et al. (2020) J.
Phys. Chem. A 124, 10890-10896; Kadobayashi
et al. (2020) J. Phys.: Conf. Ser. 1609,
012006）。共に研究を進めてきた宋さんと町田さんには二人三脚の相手が不慣れなせいで苦労もかけましたが、初めてテーマ設定から学生と行った研究の成果を世に出せたことには、これまでとは違った喜びがありました。
このような研究・教育経験の機会を提供いただ
きました大藤先生はもちろんGRCの教員・事務の皆様にはいつも親切に対応いただき感謝しております。とりわけ今年度はコロナ禍にも関わらず円滑に実験を行えるよう様々なご配慮をいただきまし
たこと、この場をお借りし重ねて感謝申し上げます。今後は氷衛星のみならず天王星や海王星などの巨大氷惑星を対象とした多様な氷天体内部におけるC–O–H–N系物質の高温高圧挙動を調べていきたいと考えております。PRIUS共同利用でのレーザー
加熱DACによる実験も計画しておりますので、来年度もお世話になるかと思いますが，引き続きよろ
しくお願い致します。
（門林宏和：物質・材料研究
機構日本学術振興会特別研究員）

編集後記：コロナ禍でのイメージコンテストにより、GRC関係者の新たな一面を見つけることができました（T.I & Y.M.）。

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GRC image contest 2020: “Under the pandemic”
受賞作品
１位：「SPring-8 から観察した国際宇宙ステーション」

２位：「松山城」３位：「実験室」
４位：自粛生活賞「自粛の成果」

４位：研究継続賞「密です」

４位：風景描写賞「夏の大三角」

４位：センター長賞「初めての SPring-8」

以下５位：「刹那のヒメダイヤ」「海を越えての実験」「目をつぶればハワイ」 「リモートワークの進まない方、 「休日の午後」
監視員派遣します」

12「暇をもてあました神々」