2017 Fiscal Year Annual Research Report
Generation and observation of anomalous lattice dynamics at extreme compression
Project/Area Number |
15K13609
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
尾崎 典雅 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70432515)
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Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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Keywords | 高エネルギー密度科学 / 極限科学 / 物質ダイナミクス / 超高圧 / 高強度レーザー |
Outline of Annual Research Achievements |
パワーレーザー照射による超高速圧縮により異常格子状態を発現させ、X線自由電子レーザーをプローブに用いたポンププローブ実験によって、フェムト秒時間分解リアルタイムその場観察による異常格子ダイナミクスの実証解明を目指し研究を遂行した。レーザープラズマX線を用い行われてきた研究をX線自由電子レーザーによるXRDイメージングに拡張した実験を行い、層状物質として典型的なグラファイトの高配向性グレード試料を用いて、レーザー駆動超高速一軸圧縮下の異常弾性状態における格子間距離の変化を、原子レベルフェムト秒分解X線回折により世界で初めて観測することに成功。通常の静的圧縮下における準一軸圧縮環境で実現される層間距離に比べ、10倍以上の高圧縮が実現されている事が明らかになった。この層間距離異常短縮によって、グラファイト層間に直接化学結合が形成され、立方晶ではなく、六方晶ダイヤモンドが生成することが明らかになった。またピコ秒レベルで時間進展を観察することで、この生成過程およびメカニズムが全く異なる独立な2タイプに別れることがわかった。層状物質において異常格子状態を経た物質の変形・構造変化過程の全貌を実験的に明らかに出来たと言える。独自に構築した速度干渉計などのシステムを利用して、高時間分解で自由表面速度の時間進展を計測し、異常弾性状態の前駆波が伝播していることを独立に観測することにも成功した。従来の動的圧縮技術で測定されている弾性限界以上の異常弾性一軸圧縮状態が生成している事と矛盾しない結果が得られた。一方で層間の異常短縮にも関わらず有意な光反射率の上昇は観測されなかった。当該計画で初めて着手したグラファイト一軸圧縮の第一原理計算手法による電子状態の解析により、吸収率の上昇が確認されたことから光反射率計測の実験結果と整合性があることがわかった。以上に基づき、米国物理学会で反響を呼ぶ研究報告を行う事ができ、新たな基盤的研究計画を提案できる以上の成果が得られたといえる。
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[Journal Article] 高配向性グラファイトにおける層間距離の異常一軸圧縮2017
Author(s)
硲崚, 尾崎典雅, 片桐健登, 松岡岳洋, 宮西宏併, 松岡健之, 高橋謙次郎, 瀬戸雄介, 犬伏雄一, 冨樫格, 藪内俊毅, 矢橋牧名, 兒玉了祐
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Journal Title
レーザー研究
Volume: 45(8)
Pages: 513~517
Peer Reviewed
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[Presentation] Phase transition as a relaxation from shear stress in uniaxial compression2018
Author(s)
Kento Katagiri, Norimasa Ozaki, Ryo Hazama, Takahiro Matsuoka, Takeshi Matsuoka, Kenjiro Takahashi, Kohei Miyanishi, Yusuke Sato, Yuichi Inubushi, Toshinori Yabuuchi, Tadashi Togashi, Makina Yabashi, Ryosuke Kodama
Organizer
APS March meeting 2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Dynamic compression of Tantalum up to 120 GPa and associated spallation process using an XFEL probe2017
Author(s)
B. Albertazzi, N. Ozaki, V. Zhakhovsky, A. Faenov, H. Habara, M. Harmand, N. J. Hartley, D. K. Ilnitsky, N. Inogamov, Y. Inubushi, T. Ishikawa,T. Katayama, H. Koyama, M. Koenig, A. Krygier, T. Matsuoka, S. Matsuyama, E. McBride, K. Migdal, G. Morard, H. Ohashi, T. Okuchi, T. Pikuz, N. Purevjav, O. Sakata, et all.
Organizer
10th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Ultrahigh pressure generation with laser-produced hot electrons2017
Author(s)
Keisuke Shigemori, Taketsugu Kawashima, Yoichiro Hironaka, Seungho Lee, Taichi Ueda, Hideo Nagatomo, Hiroaki Nishimura, Shinsuke Fujioka, Kohei Miyanishi, Norimasa Ozaki, Yohei Fujimoto, Hiroyuki Matsumura, Toyoto Nishikawa, Ryo Hazama, Richard Ochante, Ryosuke Kodama, Takeshi Matsuoka, et all.
Organizer
10th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Laser-shock compression of silicon2017
Author(s)
Norimasa Ozaki, Kohei Miyanishi, Tsung-Han Yang, Ryosuke Kodama, Youichi Sakawa, Takayoshi Sano, Kazuo A. Tanaka, Makina Yabashi
Organizer
20th Biennial Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter APS Meeting (SCCM2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Shock response to solid germanium2017
Author(s)
Kohei Miyanishi, Norimasa Ozaki, Takeshi Matsuoka, Satoshi Matsuyama, Kenjiro Takahashi, Hideaki Habara, Tatiana Pikuz, Anatoly Faenov, Kazuto Yamauchi, Ryosuke Kodama, Kazuo Tanaka, Yusuke Seto, Yoshinobu Tange, Toshinori Yabuuchi, Yuichi Inubushi, Tadashi Togashi, et all.
Organizer
20th Biennial Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter APS Meeting (SCCM2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Time-Resolved Spectroscopy Observation regarding Synthetic Uranus at High Pressure and Temperature2017
Author(s)
Ryo Hazama, Norimasa Ozaki, Yohei Fujimoto, Mika Kita, Ryousuke Kodama, Masanori Fuyuki, Kosuke Kurosawa, Takuo Okuchi, Takayoshi Sano, Youichi Sakawa, Kohei Miyanishi, Michel Koenig, Alessandra Benuzzi-Mounaix, Alessandra Ravasio, Riccardo Bolis, Marco Guarduaglini, Patrice Barroso
Organizer
20th Biennial Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter APS Meeting (SCCM2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Magmas at extreme condition2017
Author(s)
Toyohito Nishikawa, Yuhei Umeda, Norimasa Ozaki, Toshimori Sekine, Tomoko Sato, B. Albertazzi, A. Benuzzi-Mounaix, R. Bolis, M. Guaruaglini, M. Koeing, K. Miyanishi, A. Ravasio, Y. Sakawa, T. Sano, Ryousuke Kodama
Organizer
20th Biennial Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter APS Meeting (SCCM2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of new diagnostics in the interests of pump-probe experiments2017
Author(s)
T. Pikuz, A. Faenov, N. Ozaki. T. Matsuoka, B. Albertazzi, N. Hartely, S. Matsuyama, K. Yamauchi, H. Habara1, Y. Inubushi, T. Togashi, H. Yumoto, H. Ohashi, Y. Tange, T. Yabuuchi, M. Yabashi, A. Grum-Grzhimailo, A. Casner, G. Rigon, M. Koenig, K. A. Tanaka, T. Ishikawa, R. Kodama
Organizer
2nd International Conference on Matter and Radiation at Extremes (ICMRE)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Interaction of a highly radiative shock with a solid obstacle2017
Author(s)
Th. Michel, M. Koenig, R. Yurchak, C. Michaut, B. Albertazzi, G. Rigon, S. Laffite, E. Falize. Van Box Som, Y. Sakawa, T. Sano, H. Shimogawara, R. Kumar, Y. Hara, T. Morita, Y. Kuramitsu, P. Barroso, G. Gregori, R. Kodama, N. Ozaki, P. Tzeferacos, D. Lamb
Organizer
6th International Conference on High Energy Density (ICHED2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of new diagnostics in the interests of pumpprobe experiments2017
Author(s)
T. Pikuz, A. Faenov, N. Ozaki. T. Matsuoka, B. Albertazzi, N.Hartely, S. Matsuyama, K. Yamauchi, H. Habara, Y. Inubushi, T. Togashi, H. Yumoto, H. Ohashi, Y. Tange, T. Yabuuchi, M. Yabashi, A. Grum-Grzhimailo, A. Casner, G. Rigon, M. Koenig, K. A. Tanaka,T. Ishikawa, R. Kodama
Organizer
6th International Conference on High Energy Density (ICHED2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Interaction of a highly radiative shock with a solid obstacle2017
Author(s)
Th. Michel, M. Koenig, R. Yurchak, C. Michaut, B. Albertazzi, G. Rigon, S. Laffite, E. Falize, L. Van Box Som, Y. Sakawa, T. Sano, H. Shimogawara, R. Kumar, Y. Hara, T. Morita, Y. Kuramitsu, P. Barroso,G. Gregori, R. Kodama, N. Ozaki, P. Tzeferacos, D. Lamb
Organizer
6th International Conference on High Energy Density (ICHED2017)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Time-resolved analysis of shock-driven structure transformation of forsterite single crystals using power laser and x-ray free electron laser2017
Author(s)
Takuo Okuchi, Narangoo Purevjav, Norimasa Ozaki, Yusuke Seto, Yoshinori Tange, Toshimori Sekine, Takeshi Matsuoka, Kenjiro Takahashi, Yuichi Inubushi, Makina Yabashi, Kazuo Tanaka, Ryosuke Kodama
Organizer
JpGU-AGU Joint Meeting 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] 超高圧力発生におけるレーザー・プラズマ相互作用による高速電子の寄与2017
Author(s)
福山祐司, 重森啓介, 弘中陽一郎, 宮西宏併, 加藤弘樹, 藤原宇央, 尾崎典雅, 松岡健之, 梅田悠平, 硲峻, 片桐健登, 西川 豊人, 細見実, 向井幹二, 向井啓一郎, 上村伸樹, 寒河江 輔, 森岡信太郎, 昇浩, 藤岡慎介, 西村 博明, 中井光男, 兒玉了祐
Organizer
Plasma Conference 2017
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[Presentation] 高出力レーザーを用いた金属中の残留応力場形成2017
Author(s)
弘中陽一郎, 三浦永祐, 黒田 隆之介, 宮西宏併, 重森啓介, 松岡健之, 尾崎典雅, 兒玉了祐, 栗田隆史, 栗田典夫, 渡利威士, 水田好雄, 壁谷悠希
Organizer
Plasma Conference 2017
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[Presentation] 衝撃波点火条件に必要な超高圧力衝撃波の生成2017
Author(s)
重森啓介, 福 祐司, 藤原宇央, 加藤弘樹, 宮西宏併, 弘 陽一郎, 尾崎典雅, 松岡健之, 梅田悠平, 硲崚, 片桐健登, 西川豊人, 細見実, 向井 幹二, 向井 啓一郎, 上村 伸樹, 寒河江大輔, 森岡信太郎, Lee SeungHo, 藤岡慎介, 西村博明, 兒 了祐, Batani Dimitri, Nicolai Phillipe, Trela Jocelain
Organizer
Plasma Conference 2017
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[Presentation] XFEL を用いた高配向性グラファイトの異常一軸圧縮その場観察2017
Author(s)
硲崚, 尾崎典雅, 片桐健登, 松岡岳洋, 宮西宏併, 松岡健之, 高橋 謙次郎, 瀬戸雄介, 犬伏雄一, 冨樫格, 籔内俊毅, 矢橋牧名, 兒玉了佑
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 衝撃圧縮された多結晶コランダムの時分割XFEL その場観察2017
Author(s)
丹下慶範, 尾崎典雅, 瀬戸雄介, 佐藤友子, 奥地拓生, 松岡健之, 高橋 謙次郎, 宮西宏併, Albertazzi Bruno, Hartley Nicholas , 梅田悠平, 西川豊人, 松山 智至, 山内和人, 関根利守, 田中和夫, 兒玉了祐, 籔内俊毅, 矢橋牧名
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] フォルステライト単結晶の超高速一軸圧縮と格子すべり相転移2017
Author(s)
奥地拓生, PUREVJAV Narangoo , 尾崎典雅, 松岡健之, 高橋謙次朗, 瀬戸 雄介, 丹下慶範, 犬伏雄一, 矢橋牧名, 富 尚敬, 関根利守, 田中和夫, 兒玉了祐
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 衝撃異常弾性圧縮下でのグラフェン層構造の強制降伏によるロンズデーライト生成2017
Author(s)
片桐健登, 尾崎典雅, 硲崚, 松岡岳洋, 松岡健之, 高橋謙次郎, 宮西宏併, 瀬戸雄介, 矢橋牧名, 犬伏雄一, 籔 俊毅, 富樫格, 兒玉了祐
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 超硬合金のユゴニオ計測2017
Author(s)
細見実, 尾崎典雅, 宮西宏併, 松岡健之, 兒玉了祐, 梅田悠平, 硲崚, 西川豊人, 片桐健登, 向井幹二, 向井啓一郎, 森岡信太郎, 上村伸樹, 寒河江大輔
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 地球外核条件における融解鉄合金の輸送特性に関する実験的研究2017
Author(s)
西川豊人, 尾崎典雅, HARMAND Marion, 丹下 慶範, 近藤良彦, 池谷正太郎, ALBERTAZZI Bruno , 宮西宏平, 重森啓介, 坂和洋一, 佐野孝好, 兒玉了祐
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] レーザー衝撃分光実験による氷惑星内部の化学結合診断2017
Author(s)
向井幹二, 尾崎典雅, 冬木正紀, 重森啓介, 奥地拓生, 松岡健之, 梅田平, 硲崚, 宮西宏併, Koenig Michel , Bennuzi-Mounaix Alessandra, Ravasio Alessandra, Bolis Riccardo, Guaruaglini Marco, Barosso Patrice, 藤本陽平, 喜田美佳, 佐野孝好, 坂和洋一, 兒玉了祐
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 高強度レーザー生成衝撃波における高速電子の寄与2017
Author(s)
重森啓介, 福山祐司, 弘中陽一郎, 宮 宏併, 加藤弘樹, 藤原宇央, 尾崎典雅, 松岡健之, 梅田悠平, 硲崚, 片桐 健登, 西川豊人, 細見実, 向井幹二, 向井啓一郎, 上村 伸樹, 寒河江 大輔, 森岡信太郎, 兒玉了祐, BATANI Dimitri, NICOLAI Philippe
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] パワーレーザーとXFELによるレーザー衝撃圧縮ダイナミクスのその場観測実験装置の開発2017
Author(s)
高橋謙次郎, 尾崎典雅, 松岡健之, 末田敬一, 宮西宏併, 梅田悠平, HARTLEY Nicholas, ALBERTAZZI Bruno , 羽原英明, FAENOV Anatoly, PIKUZ Tatiana, HARMAND Marion, 硲崚, 細見実, 犬伏雄一, 上 伸樹, 片桐健登, 松 智至, MORARDO Guillaume , 森岡信太郎, 向井幹二, 西川豊人, 奥地拓生, 坂田修身, 佐藤友子, 関根利守, 他10名
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] レーザー衝撃圧縮下の有機物化学反応その場観測:隕石衝突反応による生体分子化学進化への応用2017
Author(s)
梅田悠平, 尾崎典雅, 松岡健之, 冬木正紀, 硲崚, 向井幹二, 宮西宏併, 関根利守, 奥地拓生, 佐野孝好, 重森啓介, 片桐健登, 西川豊人, 細見実, 向井啓一郎, 上村伸樹, 寒河江大輔, 森岡信太郎, GUARUAGLINI Marco, BENNUZI-MOUNAIX Alessandra, 兒玉了佑
Organizer
第58回高圧討論会
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[Presentation] 高パルスエネルギーレーザーを用いた残留応力場の形成2017
Author(s)
弘中陽一郎, 三浦永祐, 黒田 隆之助,宮西宏併, 重森啓介, 松岡健之, 尾崎典雅, 兒玉了祐,栗田隆史, 栗田典夫, 渡利 威士, 水田好雄, 壁谷悠希
Organizer
第78回応用物理学会秋季学術講演会
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