2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study on high-pressure states of hydride using high power laser
Project/Area Number |
20H00139
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
尾崎 典雅 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70432515)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榮永 茉利 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (70709899)
梅田 悠平 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (90815705)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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Keywords | 水素化物 / 衝撃圧縮 / 高強度レーザー / 超高圧 / 高温超伝導 |
Outline of Annual Research Achievements |
ハイパワーレーザーショック圧縮実験によって、第一原理分子動力学計算でのみ可視化されてきたような超高圧下の水素化物の姿と振る舞いを明らかにすることを目標に実験的研究を行った。既に超高温超伝導が実証されている硫化水素だけでなく、超高圧下で構造変化が期待される水素リッチなアンモニアボランについて研究を進めた。
当該年度では、それぞれにおいて100万気圧領域までの衝撃超高圧データを蓄積し、データ解析を行った。これまで独自に確立してきた速度干渉計/放射輝度温度計に加えて、分光スペクトル計測を組み合わせた実験セットアップを構築し、多角的な観察結果を得た。サファイアをダイナミックアンビルに用いた反射衝撃圧縮状態を実現し、低エントロピー条件でのデータを取得することができた。
極限環境下での水素化物における化学反応を可視化するため、X線自由電子レーザーを用いた超高速X線回折実験に関する検討を開始し、実際に実験を行うことができた。有効データ取得可能なターゲットアセンブリと実験配置を確立し、100万気圧までの条件を実現するためのレーザー照射条件も明らかにした。アンモニアボランを水素供給材に用いた金属水素化物合成実験についても検討を開始した。アンモニアボラン-ランタン接触界面を観察し、ランタン水素化物が増大する様子を初めて観察した。
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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
ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いた硫化水素、および粉末から成形したアンモニアボランのターゲットそれぞれにおいて、衝撃圧縮データをルーティンに得るための実験手続きを確立することができた。また双方において、サファイアのダイナミックアンビルを用いた低エントロピー状態の実現も確実に生成可能であることがわかった。独自に確立してきた速度干渉計/放射輝度温度計に加えて、分光スペクトル計測を組み合わせた実験セットアップに高度化し、より高精度の温度特性や放射特性を明らかにすることが可能となった。
これら可視光計測実験だけでなく、X線自由電子レーザーを用いた最新のX線計測実験が実施可能であることも既に確認できた。X線計測実験に特化したターゲットパッケージを開発し、機能することがわかった。アンモニアボランターゲットにおいて、高圧相転移や解放過程での化学反応の兆候を既に捉えることに成功した。さらには、アンモニアボランを水素供給材として利用した金属水素化物合成法の可能性に関して有効な知見が得られ、次年度に飛躍させる準備をすることができた。
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Strategy for Future Research Activity |
固体水素化物について、高精度の衝撃圧縮データの蓄積を開始し、統合解析を行い圧縮特性や熱力学特性を明らかにする。また内部の水素に関する状態の推定に関して検討を開始する。
X線計測実験をさらに進展させ、アンモニアボランを利用した反応創成の可能性を探求する。100万気圧衝撃圧力までの領域で、理論的に予測されているハイドライドの合成を念頭にその場観察を行う。圧縮過程だけでなく解放過程までも含めて探索条件の可能性を広げる。
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Research Products
(49 results)
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[Journal Article] Direct LiF imaging diagnostics on refractive X-ray focusing at the EuXFEL High Energy Density instrument2023
Author(s)
S. Makarov, M. MakitaM. Nakatsutsumi,T. Pikuz, N. Ozaki,;T. R. Preston, K. Appel Z. Konopkova V. Cerantola,E. Brambrink, J.-P. Schwinkendorf,;I. Mohacsi,;T. Burian, J. Chalupsky, V. Hajkova, L. Juha, V. Vozda,;B. Nagler,;U. ZastrauS. Pikuz
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Journal Title
Journal of Synchrotron Radiation
Volume: 30
Pages: 208~216
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Triggering star formation: Experimental compression of a foam ball induced by Taylor?Sedov blast waves2022
Author(s)
Albertazzi B., Mabey P., Michel Th., Rigon G., Marques J. R., Pikuz S., Ryazantsev S., Falize E., Van Box Som L., Meinecke J., Ozaki N., Gregori G., Koenig M.
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Journal Title
Matter and Radiation at Extremes
Volume: 7
Pages: 036902-1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Phase transition and melting in zircon by nanosecond shock loading2022
Author(s)
Takagi Sota, Ichiyanagi Kouhei, Kyono Atsushi, Kawai Nobuaki, Nozawa Shunsuke, Ozaki Norimasa, Seto Yusuke, Okuchi Takuo, Nitta Souma, Okada Satoru, Miyanishi Kohei, Sueda Keiichi, Togashi Tadashi, Yabuuchi Toshinori
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Journal Title
Physics and Chemistry of Minerals
Volume: 49
Pages: 1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Direct observations of pure electron outflow in magnetic reconnection2022
Author(s)
Sakai K., Moritaka T., Morita T., Tomita K., Minami T., Nishimoto T., Egashira S., Ota M., Sakawa Y., Ozaki N., Kodama R., Kojima T., Takezaki T., Yamazaki R., Tanaka S. J., Aihara K.、Koenig M.、Albertazzi B.、Mabey P.、Woolsey N.、Matsukiyo S.、Takabe H.、Hoshino M.、Kuramitsu Y.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 12
Pages: 1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] High-power laser experiment on developing supercritical shock propagating in homogeneously magnetized plasma of ambient gas origin2022
Author(s)
S. Matsukiyo,R.Yamazaki ,T. Morita ,K.Tomita,Y.Kuramitsu ,T.Sano ,S.J.Tanaka,T.Takezaki, S. Isayama,T. Higuchi,H. Murakami, R. Hatsuyama,M. Edamoto,M. Takagi, T. Kojima, S.Tomita,N.Ishizaka,S.Kakuchi,S. Sei,K.Sugiyama, K. Aihara,S. Kambayashi,M. Ota, S. Egashira,Y. Nakagawa,K. Sakai,M.Iwamoto ,N. Ozaki Y. Sakawa
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Journal Title
Physical Review E
Volume: 106
Pages: 1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Diamond formation kinetics in shock-compressed C─H─O samples recorded by small-angle x-ray scattering and x-ray diffraction2022
Author(s)
Z. HE,T. E. COWAN,A.DESCAMPS, M. FRENCH ,E. GALTIER,A. E. GLEASON ,G. D. GLENN ,N.OZAKI,S. PANDOLFI ,C.QU, D. RANJAN,R. REDMER ,C. SCHOENWAELDER, A. K. SCHUSTER,,M. G. STEVENSON,K. SUEDA ,T.TOGASHI ,T. VINCI ,K. VOIGT,J. VORBERGER,M. YABASHI,T. YABUUCHI ,L. M. V. ZINTA ,A. RAVASIO AND D. KRAUS 他
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Journal Title
Science Advances
Volume: 8
Pages: 1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Calcite at extreme conditons with implications for hypervelocity planetary impacts2022
Author(s)
Yuhei Umeda, Keiya Fukui, Toshimori Sekine, Marco Guarguaglin, Alessandra Benuzzi-Mounaix, Nobuki Kamimura, Kento Katagiri, Ryosuke Kodama, Takeshi Matsuoka, Kohei Miyanishi, Alessandra Ravasio, Takayoshi Sano, Norimasa Ozaki
Organizer
International Conference on High energy density sciences 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Laser Shock Experiments for Liquid Hydrogen Sulfide Pre-compressed in Diamond Anvil Cell2022
Author(s)
Souma Nitta, Mari Einaga, Katsuya Shimizu, Misaki Sasaki, Seiji Matsumoto, Takayoshi Sano, Toshihiro Somekawa, Takuo Okuchi, Kento Katagiri, Ryota Iwamoto, Ryosuke Kodama, Norimasa Ozaki
Organizer
International Conference on High energy density sciences 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of experimental platform for laser-plasma interactions in shock ignition scheme2022
Author(s)
Tomoyuki Idesaka, Takumi Tamagawa, Yoichiro Hironaka, Koki Kawasaki, Daisuke Tanaka, Norimasa Ozaki, Ryousuke Kodama, Ryunosuke Takizawa, Shinsuke Fujioka, Akifumi Yogo, Dimitri Batani, Gabriele Cristoforetti, Keisuke Shigemori
Organizer
International Conference on High energy density sciences 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Research on freezing of materials under high pressure by Bessel-beam driven micro-explosions in transparent materials2022
Author(s)
Hirotaka Nakamura, Hiroyuki Ogura, Daisuke Kamibayashi, Genki Kamimur, Daisuke Murayama, Ludovic Rapp, Eugene Gamaly, Andrei Rode, Takeshi Matsuoka, Daisuke Sagae, Yusuke Seto, Takahisa Shobu, Aki Tominaga, Toshihiro Somekawa, Tatiana Pikuz, Ryosuke Kodama, Norimasa Ozaki
Organizer
International Conference on High energy density sciences 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Crystallinity evaluation in periodic structures induced by femtosecond laser pulses2022
Author(s)
Reina Miyagawa, Daisuke Kamibayashi, Hirotaka Nakamura, Masaki Hashida, Heishun Zen, Takeshi Matsuoka, Hiroyuki Ogura, Daisuke Sagae, Yusuke Seto, Takahisa Shobu, Ai Tominaga, Osamu Eryu, Norimasa Ozaki
Organizer
International Conference on High energy density sciences 2022
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] In-situ X-ray diffraction of shock-released tantalum2022
Author(s)
K.Katagiri, N. Ozaki, S.Ohmura, B.Albertazzi, Y.Hironaka, Y. Inubushi, K. Ishida, M.Koenig, K.Miyanishi, H. Nakamura, M. Nishikino, T.Okuchi, T.Sato, Y. Seto, K.Shigemori, K. Sueda, Y.Tange, T.Togashi, Y.Umeda, M.Yabashi, T. Yabuuchi, R.Kodama
Organizer
International Conference on High energy density sciences 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Ultrahigh Pressure Creation by Hot Electron-Assisted Laser Ablation2022
Author(s)
K.Kawasaki, Y. Hironaka, D.anaka, T.Idesaka, K.Yamanoi, R. Takizawa, S. Fujioka, A. Yogo, H.Nagatomo, Ya. Sentoku, Y.Arikawa, N. Ozaki, R. Kodama, K.Katagir, K. Mima, Y.Mori, T. Jozaki, H. Yamada, D.Batani, G. Cristoforetti, K.Shigemori
Organizer
International Conference on High energy density sciences 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] High-density-plasma formation with multiple spherical shock waves driven by high-power laser2022
Author(s)
Shinsuke Fujioka, Ryunosuke Takizawa, Tamaki Maegawa, Kento Katagiri, Hiroki Morita, Shuwang Guo, Jiyang Dun, Yoichiro Hironaka, Norimasa Ozaki, Keisuke Shigemori, Yasunobu Arikawa, Yuji Nagasawa, Tomoyuki Johzaki, Hideo Nagatomo, Yasuhiko Sentoku, Ryosuke Kodama
Organizer
International Conference on High energy density sciences 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] Phase transition and melting in zircon by nanosecond shock loading2022
Author(s)
Sota Takagi, Kouhei Ichiyanagi, Atsushi Kyono, Nobuaki Kawai, Shunsuke Nozawa, Norimasa Ozaki, Yusuke Seto, Takuo Okuchi, Souma Nitta, Satoru Okada, Kohei Miyanishi, Keiichi Sueda, Tadashi Togashi, Toshinori Yabuuchi
Organizer
International Conference on High energy density sciences 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] 衝撃圧縮過程におけるクォーツのXFELラジオグラフ観察2022
Author(s)
政岡 豪流,PIKUZ Tatiana, 片桐健登 , 兒玉了祐 , 奥地拓生 , ALBERTAZZI Bruno, KOENIG Michel, 宮西宏併 , 末田敬一 , 籔内俊毅 , 矢橋牧名 , 尾崎典雅"
Organizer
第63回高圧討論会
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