愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター

Geodynamics Research Center, Ehime University

第1部会
共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要

センター長
土屋　卓久
Tsuchiya, Taku

キーワード: 超高圧実験、第一原理鉱物物性計算、地球ダイナミクス、マントル、核、相転移、レオロジー、地球深部水、スーパーアース、ダイヤモンド、新物質合成
住所: 〒790-8577
愛媛県松山市文京町2番5号

地球の中心部に至る超高圧と高温条件を実験室に再現し、また多様な物性測定法や放射光・中性子などの量子ビームを組み合わせることにより、地球深部物質の構造と物性、更にそのダイナミクスや進化の解明を目指しています。実験が困難な圧力温度領域においては、第一原理計算を用いた数値シミュレーションを行うとともに、得られた物性パラメーターを用いた流体力学計算に基づき、より現実的な地球深部や惑星・スーパーアースの内部の動きも探っています。一方で、超高圧技術を生かした新物質の合成にも取り組んでおり、世界最硬「ヒメダイヤ」（ナノ多結晶ダイヤモンド）の合成はその一例です。これらの高度な技術や先端的な研究及び人材育成の成果を基に、本センターは平成25年に共同利用・共同研究拠点化（先進超高圧科学研究拠点：PRIUS）されています。また令和６年４月にセンター長が交代となり、新たな体制でさらなる発展に取り組んでいます。

令和6年度の研究活動内容及び成果

動的地球科学・惑星深部科学・超高圧材料科学の推進

令和６年度は、昨年度に引き続き「動的地球科学」・「惑星深部科学」・「超高圧材料科学」をキーワードとした先端研究を重点的に進めました。この結果多くの高いインパクトの研究成果が得られています。「動的地球科学」に関しては、プレート沈み込み帯付近のマントル遷移層で観測される地震波異方性が、高圧含水鉱物の一つであるD相の結晶の変形により説明できることをはじめて示しました（Earth Planet. Sci. Lett..誌）。「惑星深部科学」に関しては、スーパーアースのマントルは、相転移により従来の想定よりも高い流動性を持つ可能性を指摘しました（J. Geophys. Res.誌）。一方、「超高圧材料科学」に関しては、学際新部門として昨年度改組した超高圧科学部門が本格始動するとともに、先端研究高度支援室にシニア・リサーチ・アドミニストレーター（SURA）とシニア・ラボマネージャー（SLM）が所属する研究支援部門に加え、学内３拠点と全学の数理情報研究基盤の底上げを行う数理情報部門を新設し、専任教員２名を配置しました。成果についても、氷の100万気圧以上での結晶構造解明に関する研究がNat. Commun.誌に発表されています。その他、本センター教員が中心となり、今年度９月末に松山で開催される超高圧の科学と技術に関する国際会議の準備を進めています。

高圧含水鉱物D相の変形によって生じるマントル深部の地震波異方性

社会との連携

新たな学際的分野の先導と研究コミュニティーへの貢献

共同利用・共同研究拠点に認定されている本センターでは、上記の３つの重点課題に取り組むとともに、それぞれの課題に関連した研究コミュニティーへの貢献も行っています。「動的地球科学」に関連しては、放射光施設SPring-8に導入した高圧変形装置を共同利用に供して研究を進めています。また、「惑星深部科学」に関しては、全国の研究者を組織した惑星深部科学研究会を立ち上げて、定期的な研究会を行っています。更に「超高圧材料科学」の推進においては、企業との連携も重視して複数の企業との共同研究や、超高圧実験技術の指導などを行っています。また、日本地球惑星科学連合大会において、センターの研究室や研究内容の動画による紹介をVRシステムを用いて行うなど、アウトリーチ活動も積極的に行いました。更に研究成果のプレスリリース（12件）や、広く写真・動画等を公募したイメージコンテストの開催などを通じて、社会との連携活動を推進しました。令和６年度には、新規設備としてアーク溶解炉を導入し、共同利用に供しています。