Dynamics of structural changes under shock compression observed by time-resolved X-ray diffraction method

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K05702
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Petrology/Mineralogy/Economic geology
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: KYONO Atsushi 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (40375431)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 一柳 光平 自治医科大学, 医学部, ポスト・ドクター (70435618)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 衝撃圧縮 / 構造相転移 / 時間分解X線回折

Outline of Final Research Achievements

Laser shock experiment with time-resolved X-ray diffraction method was conducted to reveal the crystal structural dynamics of minerals under shock-loaded condition. The behavior of shock-loaded baddeleyite (ZrO2) under peak shock pressure of 15 GPa was observed. The phase transition from monoclinic phase to orthorhombic-I phase occurred at 3.3 GPa, which was almost same transition point of static compression. The study observed one example of time-independent compression and release behavior in displacive-type transformation.

Free Research Field

鉱物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では，これまでの実験手法では捉えることができなかった衝撃圧縮場での物質の結晶構造変化を数ナノ秒間隔で直接観察することに成功した．隕石衝突が起こす衝撃は瞬間的に高温高圧状態になりその後すぐに解放される．これまでは，静的環境下での高温高圧実験結果から予想されていた現象が，衝撃下でも観察された意義は大きい．本研究でバッデレイアイトという鉱物の衝撃下での挙動が解明され，構造相転移と歪み速度との関係を議論するための基礎となるデータが得られた．これによって，今後はバッデレイアイトを用いた過去の隕石衝突規模の推定が可能になり，天体の衝突史を正確に理解するデータを得ることができるようになると考えられる．