6．おわりに
ブルーサイトの結晶は，水素の二次元格子がつくる層
の積み重ねによって，多量の H2O 成分を含むことが可能
な構造を形成している．中性子準弾性散乱によって，こ
の二次元格子層の内部と層間を舞台とした，拡散性水
素のダイナミクスの実測に成功した．二種類のダイナミ
クスの跳躍頻度と跳躍距離の温度変化についての定量
的な解析を行った結果，それらが表面拡散と体拡散の現
象を捉えていることがわかった．これらのダイナミクス
の温度変化や活性化エネルギーなどの基本的な特徴は，
NMR や電気伝導度計測を用いた先行研究で報告された
結果と，矛盾のない形で対応づけられるものであった．
私達がこれまで中性子回折によって結晶構造を明らか
にしてきた，地球のマントルに存在する高密度鉱物群に
は，今回報告したブルーサイトに水素の配列が非常に近
3）
-6）今後はそれらの
いものや，遠いものが存在している．
中性子準弾性散乱計測を進めることで，結晶構造と対応
する形での，拡散性水素の移動様式の予想ができるよう
になると考えている．
これまでに行われた鉱物− H2O 系の多数の実験によっ
て，水分子ではない原子としての水素の混入が，鉱物の
流動特性，潤滑特性，融解温度を大きく変えることが示
24）
これらの鉱物物性への影響が，100 ppm 程
されてきた．
度の低い水素濃度において発現し得ることもわかってき
た．これは海洋水を吸い込んで地球内部に潜っていくプ
レートによって，その周囲の領域へと定常的に供給され
ている程度の水素濃度と考えられる．しかし，供給後の
水素の鉱物内，鉱物間での移動の過程にはわかっていな
いことも多い．このような水素の貯蔵と移動が地球史に
おいて果たしてきた役割を，中性子回折と準弾性散乱を
組み合わせた原子スケール解析によって理解していき
たい．中性子準弾性散乱の試料として必要な，高品質で
多量の結晶粉末を超高圧高温で合成する作業もめどが
立ってきており，それらを順次解析する作業を J-PARC
において進めている．今後はその結果も報告していき
たい．
謝 辞
実験の実施に際してご協力を頂いた，海洋研究開発
機構高知コア研究所の富岡尚敬博士，現バイロイト大
学の Purevjav Narangoo 博士，日本原子力研究開発機構
J-PARC センターの柴田薫博士に感謝いたします．本研
究は JSPS 科研費 17H01172，21H04519 の助成を受けた
上で，J-PARC MLF 長期課題 2018L0200 によって提案さ
れたプロジェクトの一部として行われています．
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3）N. Purevjav, T. Okuchi, N. Tomioka, X. Wang and C. Hoffmann:
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4）奥地拓生 , プレジャブナランゴー , 富岡尚敬：日本結晶学会誌
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5）N. Purevjav, T. Okuchi, X. Wamg, C. Hoffmannm and N. Tomioka:
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23）T. Okuchi, N. Tomioka, N. Purevjav and K. Shibata: J. Appl. Cryst.
51, 1564（2018）．
24）唐戸俊一郎：地球はなぜ「水の惑星」なのか , 講談社ブルー
バックス（2017）．
プロフィール
奥地拓生 Takuo OKUCHI
京都大学複合原子力科学研究所
Institute for Integrated Radiation and Nuclear
Science, Kyoto University
〒 590-0494 大阪府泉南郡熊取町朝代西 2 丁目
2, Asashiro-Nishi, Kumatori, Sennan-gun, Osaka
590-0494, Japan
e-mail: okuchi.takuo.2w@kyoto-u.ac.jp
最終学歴：東京工業大学大学院理工学研究科応
用物理学専攻，博士（理学）
専門分野：鉱物学，中性子散乱，高圧実験
現在の研究テーマ：水素
日本結晶学会誌 第 63 巻 第 2 号（2021）
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