2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K05612
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
木村 友亮 東北大学, 理学研究科, JSPS特別研究員(PD) (50624540)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 氷 / アンモニア / ブリルアン散乱 / ラマン散乱 / 高温高圧実験 / 融解 / 天王星 / 海王星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
氷とアンモニアの融解を生成するためのシステムのセットアップを行なった。また、より明確に融解を判断するために高温高圧下の化合物試料のラマン散乱を使った構造解析に加えて、ブリルアン散乱を使った弾性波速度計測が可能なシステムのセットアップを行なった。以下でその詳細を説明する。
アンモニアを極低温の液体窒素で冷却して液化させ、ダイヤモンドアンビルセル(DAC)内に導入して充填するシステムの構築に成功した。このシステムの使用により、高純度の液体試料を準備することが可能となり、DAC内の試料の圧力も制御できるようになった。
試料の分解及び融解挙動の分析として、ラマン散乱とブリルアン散乱計測を採用した。ラマン分析は試料の分子構造の決定に必要不可欠であるが、水素が無秩序になることが予想される超イオン相の構造は、液体と区別がつかないことが最近の研究によって指摘された。したがって、本研究では構造のみならず弾性特性の変化にも着目して、新たにブリルアン散乱計測の導入を試みた。このように、分子構造と弾性特性の両方の変化を同時に追うことで、融解及び分解挙動を多角的に判断できるようになった。
従来からレーザー照射によって加熱された試料の温度は熱輻射スペクトル解析に基づいて算出されてきた。しかしながら、熱輻射強度は温度が低くなると極端に弱くなるため、1000 K以下の温度を決定することが困難であった。軽元素化合物の融点は鉱物と比較して低く、1000K以下の温度決定は本研究における重要課題であった。本研究では、熱輻射計測に加えて、ラマンのストークス-アンチストークス強度比の関係を用いた温度計測法を取り入れた。この手法の導入によって室温から温度算出が可能となり、加熱された試料の熱力学経路(温度圧力条件)の詳細を正確に決定できるようになった。
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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
当初の研究計画ではアンモニアを充填するシステムと、高圧融解を生成するCO2レーザー加熱装置とラマン分析を組み合わせたシステムの構築が予定されていた。現在ではさらに、融解を明確に観察できるブリルアン散乱計測が加わり、室温から温度決定が可能なラマンのストークス、アンチストークスの強度比を使った温度測定システムも構築できた。この環境整備により、さらにスムーズに研究を遂行できる確信が得られたため、計画以上に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に盛り込まれたラマン分析は試料の分子構造の決定に必要不可欠であるが、水素が無秩序になることが予想される超イオン相の構造は、液体と区別がつかないことが最近の研究によって指摘された。したがって、本研究では研究実績の概要にもあるように新たにブリルアン散乱計測を導入し、分子構造のみならず弾性特性の両方の変化を同時に追うことで超イオン相への相転移及び、融解挙動の決定を試みる。
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| Causes of Carryover |
計画していた研究打ち合わせが次年度に変更したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
生じた次年度使用額は間違いなく次年度に予定された研究打ち合わせの内容で使用される予定である。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Shock compression response of forsterite above 250 GPa2016
Author(s)
T. Sekine, N. Ozaki, K. Miyanishi, Y. Asaumi, T. Kimura, B. Albertazzi, Y. Sato, Y. Sakawa, T. Sano, S. Sugita, T. Matsui, R. Kodama
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Journal Title
Science Advance
Volume: 2
Pages: e1600157
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Dyanamic compression of dense oxide (Gd3Ga5O12) from 0.4 to 2.6 TPa: Universal Hugoniot of fluid metals2016
Author(s)
N. Ozaki, W. J. Nellis, T. Mashimo, M. Razman, R. Ahuja, T. Kaewmaraya, T. Kimura, M. Knudson, K. Miyanishi, Y. Sakawa, T. Sano, R. Kodama
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Journal Title
Scientific Report
Volume: 6
Pages: 26000
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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