土屋 旬,Jun Tsuchiya, 准教授

■ 研究対象
主として高圧下における含水鉱物、
Nominally anhydrous minerals(NAMs)の構造・弾性・振動特性

研究内容

私たちは地球や惑星内部の構造を第一原理電子状態計算法というコンピューターシミュレーションによって解き明かす研究を行っています。地球内部構造を知ることは、地球という惑星の進化過程を知る上で不可欠な情報です。地球は主に硅酸塩鉱物から成るマントルと主に鉄を主成分とした核により形成されていると考えられています。地球表層から核まで、温度300ケルビンから5000ケルビン、圧力1気圧から360万気圧という極端な条件変化を伴い、その条件下での複雑組成を持つ地球構成物質の状態を調べることは非常に挑戦的な課題です。

第一原理電子状態計算法を用いた地球内部物質のシミュレーションは、超高圧実験や地震波の観測などとともに地球内部構造を知る上で重要な手段のひとつとなりつつあります。我々のグループではこの手法を用いた高温高圧下における地球惑星構成鉱物の構造や物性予測を精力的に行っています。特に、地球深部へ水などの揮発性元素を運搬する役割を担う鉱物、また地球深部において水の保持相となる鉱物の構造や物性の決定、最下部マントルにおけるポストペロヴスカイト相平衡に与える不純物元素の影響など、地球という複雑系を扱うが故に研究対象は多岐に渡ります。量子力学を基本原理とした原子レベルのシミュレーションにより地球という巨大な系を扱うことができるのもこの研究の面白い点です。

近年、計算機の演算能力は飛躍的な進化を遂げ、今後も地球・惑星内部を調べる上でこのような第一原理電子状態計算の果たす役割は非常に大きいと思われます。その能力を最大限活用した、極端条件下における鉱物シミュレーションを展開し、実際には行くことができない地球の内部を鮮明にイメージできるような研究を行いたいと思います。

地球深部ダイナミクス研究センターに研究拠点を置き、超高圧実験や地震波観測の専門家と密接に連携した環境を生かし、これら実験・観測分野とのコラボレーションにより独自の研究分野を拓きたいと考えています。

地球深部ダイナミクス研究センター

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