2018 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
16H02246
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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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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松岡 健之 大阪大学, 先導的学際研究機構, 特任准教授(常勤) (70581635)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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Keywords | パワーレーザー / X線自由電子レーザー / 極限科学 / 構造相転移 / パターン形成 / 超高速X線回折 / 超高分解イメージング |
Outline of Annual Research Achievements |
理化学研究所播磨事業所のX線自由電子レーザー(XFEL SACLA)施設内に展開している、大阪大学播磨連携センターの高出力レーザーと専用のターゲットチャンバーを用いて実験を実施した。XFELパルスをプローブとして、100万気圧超領域の動的超高圧下において形成される長周期構造を直接観察した。 高出力レーザーとXFELを同期させた条件で、超高速XRDイメージングによる超高速長周期構造形成の実証とシーケンスの解明のための実験を行なった。鉄やタンタル、コバルト、および合金などの金属だけでなく、シリコンやクォーツ、ゲルマニウムやグラファイト、および化合物などの半導体や絶縁体など様々な物質に関して観察を行った。また、SACLA実験ハッチ内の専用ターゲットチャンバーエリアの高度化整備も進め、改良された回折計と、時間空間分解の線結像型レーザードップラー速度干渉計(Line-VISAR)と放射輝度温度計(SOP)の結合を行った。 フッカリチウム結晶を利用した固体撮像技術により、XFELプローブ超解像イメージング系の品質の確認を継続して行った。また、実空間におけるXFELプローブ超解像イメージングによる超高圧下構造パターン形成過程解明を目指して、標準試料を用いたXFEL プローブ超解像イメージングの予備実験を実施した。イメージング系の改良・整備を実施するとともに、結晶のダイナミックレンジや分解能の波長依存性などを明らかにした。 得られた研究成果は、国内及び国際学会で積極的に発表するとともに、論文としてまとめ順次国際誌に出版公表した。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
理化学研究所播磨事業所のX線自由電子レーザー(XFEL SACLA)施設内に展開している大阪大学播磨連携センターの高出力レーザーを、高出力化するとともにパルス波形制御を確認し、少なくとも約650万気圧超までの動的超高圧を生成する事に成功している。 鉄やシリコンなど当初予定されていた典型的な数種の金属や半導体だけでなく、高硬度材料、磁性材料、多結晶セラミックス、層状物質、など様々な系に対しても超高速X線回折イメージングを開始することができた。いくつかの物質においては既に超高速の構造相転移が確認され、長周期構造形成のメカニズムの検討が開始されている。比較検討のため第一原理計算にも着手している。SACLA実験ハッチ内の専用ターゲットチャンバーエリアの高度化整備が進められ、改良された回折計と、時間空間分解の線結像型レーザードップラー速度干渉計(Line-VISAR)と放射輝度温度計(SOP)の結合を既に完了している。 フッカリチウム結晶を利用した固体撮像技術により、XFELプローブ超解像イメージング系の品質の確認を順調に実施している。また、実空間におけるXFELプローブ超解像イメージングによる超高圧下構造パターン形成過程解明を目指して、標準試料を用いたXFEL プローブ超解像イメージングの予備実験も既に実施し、実験フォーマットの構築に向けてイメージング系の改良・整備を実施している。XFELだけでなく、レーザープラズマX線、放射光などを用いて撮像法の詳細なキャラクタライズを既に行っている。 得られた研究成果は、国内及び国際学会で積極的に発表するとともに、論文としてまとめハイインパクトの雑誌にて出版公表されはじめている。
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Strategy for Future Research Activity |
理化学研究所播磨事業所のX線自由電子レーザー(XFEL SACLA)施設内に展開している、大阪大学播磨連携センターの高出力レーザーと、新たに高度化したターゲットチャンバーを用いて実験を継続して行う。高出力化に成功したロングパルスレーザーの集光条件を最適化し、サブテラパスカル領域までの動的超高圧状態の再現性および精度を向上させる。XFELをプローブとした動的超高圧下の長周期構造形成の観察を継続する。歪み速度やターゲット異方性などの新たな条件を加え、超高速長周期構造形成の実証とシーケンスの解明のための研究をさらに進展させ学理構築に生かす。 ターゲット試料には、鉄、金、ニッケル、およびタンタルなどの金属や合金、シリコン、ゲルマニウム、ダイヤモンド、グラファイト、クォーツ、アルミナなどの半導体や絶縁体を使用する。高硬度材料、磁性材料、ナノ多結晶セラミックス、層状物質、強相関構造材料、など探索対象を広げ、新構造や物性、相転移メカニズム、カイネティクスなどを調べるとともに、極限環境下での規則性を見出すための検討を行う。 上記のX線回折法による逆空間のイメージングの観察に、これまで開発してきたシンチレーション固体撮像技術を応用して、実空間の超解像イメージングの機能を付与し、動的超高圧下の長周期構造生成条件のもとでの相転移パターン構造形成過程の撮像に挑戦する。試料には比較的軽元素からなる結晶試料のターゲットを新たに用意し、超高圧下構造パターン形成過程の解明に直接寄与する実験データを世界で初めて取得するとともに、一連の学理構築のための研究基盤を確立する。 得られた研究成果は、国内及び国際学会で公表するとともに、論文として国際トップジャーナルに出版公表する。これらによって、当該分野における日本のコミュニティのプレゼンスを高めるとともに若手研究者の育成にも寄与することができる。
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Research Products
(56 results)
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[Journal Article] Advanced high resolution x-ray diagnostic for HEDP experiments2018
Author(s)
Faenov A. Y.、Pikuz T. A.、Mabey P.、Albertazzi B.、Michel Th.、Rigon G.、Pikuz S. A.、Buzmakov A.、Makarov S.、Ozaki N.、Matsuoka T.、Katagiri K.、Miyanishi K.、Takahashi K.、Tanaka K. A.、Inubushi Y.、Togashi T.、Yabuuchi T.、Yabashi M.、Casner A.、Kodama R.、Koenig M.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 8
Pages: 1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] レーザー超高速圧縮によるロンズデーライト生成のXFEL 観察 (XFEL Observation of Lonsdaleite Formation by Ultrafast Laser Shock Compression)2018
Author(s)
片桐健登, 尾崎典雅, 松岡岳洋, 松岡健之, 宮西宏併, 瀬戸雄介, 梅田悠平、細見実、森岡信太郎、犬伏雄一, 富樫格, 籔内俊毅, 矢橋牧名, 兒玉了祐
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Journal Title
レーザー研究(Rev. Laser Eng.)
Volume: 47(1)
Pages: 47~51
Int'l Joint Research
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[Presentation] Laser Shock experiments for planetary materials : implication for meteorite impact reactions2019
Author(s)
Y. Umeda, N. Ozaki, T. Matsuoka, M. Fuyuki, K. Miyanishi, T. Sekine, T. Okuchi, T. Sano, K. Mukai, K. Katagiri, T. Nishikawa, M. Hosomi, K. Mukai, N. Kamimura, D. Sagae, S. Morioka, R. Maki, K. Fukui and R. Kodama
Organizer
Third Winter School of Matter in Extreme Conditions from MATerial science to PLAnetary physics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Dynamic compression of magnesium hydride in ultrahigh pressure regime using high intensity laser2019
Author(s)
S. Morioka, N. Ozaki, M. Hosomi, T. Okuchi, T. Sano, T. Matsuoka, K. Miyanishi, Y. Umeda, K. Katagiri, T. Nishikawa, K. Mukai, K. Mukai, N. Kamimura, D. Sagae, R. Maki, K. Fukui, K. Ishida, H. Ogura, D. Kamibayashi, S. Nakajima and R. Kodama
Organizer
Third Winter School of Matter in Extreme Conditions from MATerial science to PLAnetary physics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Study on transport properties of liquid iron and iron alloy under high temperature and high pressure using the laser shock technique2019
Author(s)
K.Miyanishi, N.Ozaki, S.Ohmura, M.Harmand, A.Krygier, T.Nishikawa, Y.Umeda, K/Shigemori, Y.Sakawa, T.Sano,R.Kodama
Organizer
Joint symposium of Misasa 2019 & Core-Mantle Coevolution
Int'l Joint Research
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[Presentation] X線自由電子レーザーSACLAによる超高エネルギー密度状態の生成と観測 (1) 研究の概要2019
Author(s)
重森啓介, 宮西宏併, 前田優斗, 弘中陽一郎, 福山祐司, 藤原宇央, 加藤弘樹, 岩崎稔広, 坂和洋一, 泉智大, 江頭俊一, 千徳靖彦, 尾崎典雅, 松岡健之, 兒玉了祐, 染川智弘, 籔内俊毅, 末田敬一, 犬伏雄一, 富樫格, 今亮
Organizer
日本物理学会第74回年次大会
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[Presentation] X線自由電子レーザーSACLAによる超高エネルギー密度状態の生成と観測 (2) X線シャドウグラフ像の解析2019
Author(s)
前田優斗, 宮西宏併, 弘中陽一郎, 福山祐司, 藤原宇央, 加藤弘樹, 岩崎稔広, 坂和洋一, 泉智大, 江頭俊一, 千徳靖彦, 尾崎典雅, 松岡健之, 兒玉了祐, 染川智弘, 籔内俊毅, 末田敬一, 犬伏雄一, 富樫格E, 今亮, 重森啓介
Organizer
日本物理学会第74回年次大会
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[Presentation] X線自由電子レーザーSACLAによる超高エネルギー密度状態の生成と観測 (3)エネルギー吸収・輸送ダイナミクス2019
Author(s)
宮西宏併, 前田優斗, 弘中陽一郎, 福山祐司, 藤原宇央, 加藤弘樹, 岩崎稔広, 坂和洋一, 泉智大, 江頭俊一, 千徳靖彦, 尾崎典雅, 松岡健之, 兒玉了祐, 染川智弘, 籔内俊毅, 末田敬一, 犬伏雄一, 富樫格, 今亮, 重森啓介
Organizer
日本物理学会第74回年次大会
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[Presentation] XFEL observation of shock-compressed highly oriented graphite2018
Author(s)
Norimasa Ozaki, Kento Katagiri, Ryo Hazama, Takahiro Matsuoka, Takeshi Matsuoka, Kohei Miyanishi, Yuhei Umeda, Yusuke Seto, Yuichi Inubushi, Toshinori Yabuuchi, Tadashi Togashi, Makina Yabashi, and Ryosuke Kodama
Organizer
The 45th European Physical Society Conference on Plasma Physics (EPS2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Equation of state and optical reflectivity of shock-compressed C-H-N-O planetary ices2018
Author(s)
M. Guarguaglini, J.-A. Hernandez, Y. Fujimoto, K. Miyanishi, P. Barroso, F. Lefevre, A. Benuzzi-Mounaix, N. Ozaki, T. Vinci, E. Brambrink, A. Ravasio
Organizer
The 45th European Physical Society Conference on Plasma Physics (EPS2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Equation of state and optical reflectivity of shock compressed CHNO mixtures2018
Author(s)
Alessandra Ravasio, M.Guarguaglini, J.-A. Hernandez, Y. Fujimoto, K. Miyanishi, P. Barroso, F. Lefevre, A. Benuzzi-Mounaix, N. Ozaki, T. Vinci, E. Brambrink
Organizer
12th International Conference on High Energy Density Laboratory Astrophysics (HEDLA2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Phase transitions from graphite to lonsdaleite and diamond2018
Author(s)
Kento Katagiri, N. Ozaki, Takahiro Matsuoka, Takeshi Matsuoka, K. Miyanishi, Y. Seto, Y. Inubushi, T. Yabuuchi, T. Togashi, M. Yabashi, R. Kodama
Organizer
12th International Conference on High Energy Density Laboratory Astrophysics (HEDLA2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Experimental study on transport properties of molten iron alloy2018
Author(s)
T. Nishikawa, N. Ozaki, M. Harmand, K. Miyanishi, Y. Umeda, K. Katagiri, H. Ryo, M. Hosomi, K. Mukai, K. Mukai, N. Kamimura, D. Sagae, S. Morioka, K. Shigemori, Y. Sakawa, T. Sano, R. Kodama
Organizer
12th International Conference on High Energy Density Laboratory Astrophysics (HEDLA2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Equation-of-state measurements for magnesium hydride up to 320 GPa shock pressure2018
Author(s)
S. Morioka, N. Ozaki, M. Hosomi, T. Okuchi, T. Sano, T. Matsuoka, K. Miyanishi, Y. Umeda, R. Hazama, K. Katagiri, T. Nishikawa, K. Mukai, K. Mukai, N. Kamimura, D. Sagae, R. Maki, K. Fukui, R. Kodama
Organizer
12th International Conference on High Energy Density Laboratory Astrophysics (HEDLA2018)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Recent Laboratory Astrophysics Hydrodynamic Experiments at LULI2018
Author(s)
Koenig M., Michel Th., Rigon G., Casner A., Albertazzi B., Michaut C., Ballet J., Laffite S., Falize E., Van Box Som L., Pikuz S., Morita T., Sakawa Y., Sano T., Shimogawara H., Kumar R., Kodama R., Faenov A., Pikuz T., Ozaki N., Kuramitsu Y., Gregori G., Tzeferacos P., Lamb D.
Organizer
International Symposium in High Power Laser Science and Engineering
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 金属炭化物における衝撃波誘起炭素凝集反応2018
Author(s)
細見 実, 尾崎 典雅, 松岡 健之, 宮西 宏併, 瀬戸 雄介, 梅田 悠平, 片桐 健登, 西川 豊人, 向井 幹二, 向井 啓一郎, 寒河江 大輔, 上村 伸樹, 森岡 信太朗, 福井 敬也, 真木 隆太郎, 小倉 広之, 中島 彰吾, 佐野 孝好, 兒玉 了祐
Organizer
第59回高圧討論会
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[Presentation] 高強度レーザーを用いた水素化物の衝撃超高圧実験2018
Author(s)
森岡信太郎, 尾崎典雅, 榮永茉利, 細見実, 真木隆太郎, 奥地拓夫, 佐野孝好, 松岡健之, 宮西宏併, 梅田悠平, 片桐健登, 西川豊人, 向井 啓一郎, 向井 幹二, 寒河江大輔, 上村伸樹, 福井敬也, 清水克哉, 兒玉了祐
Organizer
第59回高圧討論会
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[Presentation] 衝撃圧縮解放過程におけるオーステナイト系ステンレス鋼の結晶構造変化のその場X線回折計測2018
Author(s)
宮西宏併, 弘中陽一郎, 栗田隆史, 重森啓介, 松岡健之, 尾崎典雅, 三浦永祐, 渡利威士, 水田好雄, 壁谷悠希, 加 義則, 栗田典夫, 黒田隆之助, 兒玉了祐
Organizer
第59回高圧討論会
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[Presentation] レーザー衝撃圧縮によるフォルステライト単結晶の超高速圧縮と構造変化、 破壊過程2018
Author(s)
奥地拓生, PUREVJAV Narangoo, 尾崎典雅, 松岡健之, 瀬戸雄介, 丹下慶範, 犬伏雄一, 薮内俊毅, 矢橋牧名, 富岡尚敬, 関根利守, 兒玉了祐
Organizer
第59回高圧討論会
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[Presentation] 層状物質の初期配向度と一軸圧縮性2018
Author(s)
片桐健登, 尾崎典雅, 松岡岳洋, 松岡健之, 宮 宏併, 梅田雄平, 森岡信太郎, 細見実, 西川豊人, 向井幹二, 向井啓一郎, 上村伸樹, 寒河江大輔, 真木隆太郎, 福井敬也, 小倉広之, 中島彰吾, 瀬戸雄介, 犬伏雄一, 富樫格, 籔内俊毅, 矢橋牧名, 兒玉了祐
Organizer
第59回高圧討論会
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[Presentation] 物質の超高速変形と破壊:XFELを用いた観測のアプローチから2018
Author(s)
尾崎典雅, 松岡健之, ALBERTAZZI Bruno, 宮西宏併, 片桐健登, 梅田悠平, HARTLEY Nicholas, PIKUZ Tatiana, 山内和人, 兒玉了祐, 松岡岳洋, 奥地拓生, 瀬戸雄介, 丹下慶範, 佐藤友子, 関根利守, 坂田 修身, 犬伏雄一, 富樫 格, 籔内俊穀, 矢橋牧名, VINCI Tommaso, KOENIG Michel
Organizer
第59回高圧討論会
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[Presentation] 衝撃圧縮下の化学結合生成その場観察:隕石衝突化学進化への応用2018
Author(s)
梅田悠平, 尾崎典雅, 松岡健之, 冬木正紀, 宮西宏併, 関根利守, 奥地拓生, 佐野孝好, 向井幹二, 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, 真木隆太郎, 福井敬也, 兒玉了佑
Organizer
第59回高圧討論会
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[Presentation] レーザーピーニング過程におけるオーステナイト系ステンレス鋼の結晶構造変化のX線自由電子レーザーを用いたその場観察2018
Author(s)
宮西宏併, 弘中陽一郎, 栗田隆史, 重森啓介, 松岡健之, 尾崎典雅, 三浦永祐, 渡利威士, 水田好雄, 壁谷悠希, 加藤義則, 栗田典夫, 黒田隆之助, 兒玉了祐
Organizer
第79回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] 干渉衝撃波を用いた残留歪と観測法2018
Author(s)
弘中陽一郎, 壁谷悠希, 宮西宏併, 重森啓介, 松岡健之, 尾崎典雅, 兒玉了祐, 栗田隆史, 渡利威士, 水田好雄, 加藤義則, 三浦永祐, 黒田隆之助
Organizer
第79回応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] 衝撃圧縮その場での時間分解XFEL回折による衝撃変成カンラン石の構造転移機構2018
Author(s)
奥地拓生, プレジャブ ナランゴー, 尾崎典雅, 瀬戸雄介, 丹下慶範, 関根利守, 富岡尚敬, 松岡健之, 高橋謙次郎, 梅田悠平, 宮西宏併, 犬伏雄一, 籔内俊毅, 兒玉了祐
Organizer
日本地球惑星科学連合2018大会
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