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レーザー誘起衝撃波による炭素新相の探索

研究課題

研究課題/領域番号 08405044
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関東京工業大学

研究代表者

近藤 建一  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (50111670)

研究分担者 八木 寿子 (平井 寿子)  Tokyo Institute of Technology, Materials and Structures Laboratory, Research Aso (60218758)
研究期間 (年度) 1996 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
31,800千円 (直接経費: 31,800千円)
1998年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
1997年度: 9,100千円 (直接経費: 9,100千円)
1996年度: 17,700千円 (直接経費: 17,700千円)
キーワードレーザー衝撃圧縮 / 炭素新相 / フラーレン / 衝撃波 / 非晶質ダイヤモンド / ナノクリスタリンダイヤモンド / 赤外線温度計 / 衝撃温度 / レーザー衝撃 / 高強度レーザー / 超高速 / 衝撃圧縮 / 超高圧力 / 超高温 / 炭素 / 新相 / レーザー衝撃圧力
研究概要

本研究は3年間亙って実施し、3J-YAGレーザーの試料表面の微小面積(直径0.5mm)に集中して直接照射することによって衝撃波を発生させる技術を開発した。また、その反作用によって金属箔飛翔板を加速し、0.1mm程度の微小距離を飛翔させて試料に衝突させることによって衝撃超高圧力を発生させる技術を確立した。それらの衝撃波速度と物質速度の測定を行うことができるレーザー干渉計を作成し、飛翔板加速のレーザ衝撃実験を行った。その結果、レーザービームのエネルギー分布に伴う飛翔板の変形が見られ、一様な平面衝撃波を得るためにはレーザーのプロファイル制御が必要であることが分かった。また、ダイヤモンド合成が可能となる50GPa以上の圧力を得るためには照射直径を0.1mm以下にする必要があり、解析に有効な試料量を得るためにもプロファイル制御が必要であることが分かった。これらのレーザー衝撃圧縮状態は、有限差分法ハイドロコードを用いた時間・空間分解型のシミュレーションと良く一致しており、テーブルトップレーザー誘起衝撃圧縮法の設計が可能となった。
現状装置により、C_<60>フラーレン蒸着膜を10GPa以下の圧力でレーザー衝撃圧縮して回収し、そのラマン散乱スペクトルを調べたところ、フラーレン分子が重合したと見られるピークが観測された。従来法と比較して試料の回収が極めて容易であり、一枚の箔状試料に対して多くの衝撃条件を変化させた微小な試料を一度に作成することが可能となり、本方法は高効率物質探索の技術といえる。
一方、従来の衝撃銃による条件との比較のために10μm帯の赤外域衝撃温度測定装置および1μm帯と可視域衝撃温度測定装置を作成し、四塩化炭素液体試料の衝撃温度測定に応用して装置の検証を行った結果、ルミネッセンスなどの擾乱が少ない衝撃温度計となることが分かった。しかし、発光面積が小さいために、レーザー衝撃法に適用するには感度が不充分であることが判明した。また、衝撃銃による衝撃圧縮凍結法では、透明非晶質ダイヤモンドと透明ナノ組織ダイヤモンドの存在が明らかとなり、両者の作り分けのためには、衝撃圧縮状態の一層精密な制御が必要であることが分かった。
以上のように、本研究は所期の目的をほぼ達成することができたといえ、炭素新相探索の方法論が確立された。

報告書

(4件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (29件)

  • [文献書誌] H.HIRAI, K.KONDO, M.KIM, H.KOINUMA, K.KURASHIMA, Y.BANDO: "Transparent nanocrystalline diamond ceramics fabricated from C_<60> fullerene by shock compression" Appl.Phys.Lett.71[20]. 3016-3018 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.YOSHIDA, K.WAKABAYASHI, N.KOZU, M.HARA, K.A.TANAKA, K.KONDO: "Flyer Acceleration by Laser Plasma" Proc.3rd Japan-China High Pressure Seminar. su5-su8 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.HIRAI, K.KONDO: "A WIDE VARIETY OF CARBON BEHAVIOR -AMORPHOUS-DIAMOND FABRICATED FROM C_<60> FULLERENE BY SHOCK COMPRESSION AND RAPID QUENCHING-" Shock Compression of Condensed Matter-1997, edited by schmidt/Dandekar/Forbes, AIP Conf.Proc.429, Woodbury, N.Y.675-680 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.HIRAI, K.KONDO: "New Materials of Carbon, Amorphous Diamond and Nanocrystalline-Diamond Ceramics, from C_<60> Fullerene" Proceedings of the 5th NIRIM Int.Symp.on Advanced Materials (ISAM'98). 193-196 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.HIRAI, K.KONDO: "Transparent Platelets Consisting of amorphous Diamond and Nanocrystalline Diamond Synthesized from C_<60> Fullerene by Shock Compression" Rev.High Pressure Sci.Tech.7. 966-968 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小倉俊幸, オレッグ.V.ファティアノフ, マルコム.F.ニコル, 近藤建一: "赤外放射温度計の製作と衝撃温度測定への応用" 火薬学会誌. 59[6]. 310-315 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 平井寿子, 近藤建一: "フラーレンから透明ナノ結晶ダイヤモンドプレートの合成" NEW DIAMOND. 14[2]. 24-25 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.SUGIURA: "Densified silica glass after shock compression" J.Appl.Phys.81[4]. 1651-1655 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.HIRAI: "Transparent nanocrystalline diamond ceramics fabricated from C60 fullerene by shock compression" Appl.Phys.Lett.20, [20]. 3016-3018 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.HIRAI: "New Materials of Carbon, Amorphous Diamond and Nanocrystalline-Diamond Ceramics, from C_<60> Fullerene" 5th NIRIM Int.Symp.on Advanced Materials(ISAM'98). 193-196 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.HIRAI: "Transparent Platelets Consisting of Amorphous Diamond and Nanocrystalline Diamond Synthesized from C_<60> Fullerene by Shock Compression" Rev.High Pressure Science and Technology. 7. 966-968 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.HIRAI: "A WIDE VARIETY OF CARBON BEHAVIOR AMORPHOUS DIAMOND FABRICATED FROM C60 FULLERENE BY SHOCK COMPRESSION AND RAPID QUENCHING-" Shock Compression of Condensed Matter-1997, edited by Schmidt/Dandekar/Forbes, AIP-Conf.Proc.429, Woodbury, N.Y.675-680 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.KONDO: "Shock-Wave Dynamics and Stimulated New Chemical Processes" Proc.3rd Japan-China High Pressure Seminar. su1-su4 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.YOSHIDA: "Flyer Acceleration by Laser Plasma" Proc.3rd Japan-China High Pressure Seminar. su5-su8 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ken-ichi KONDO: "Amorphous and Nanocrystalline Diamond Synthesized by SCARQ : Shock Compression and Rapid Quenching" Ceramic Engineering and Science Proceedings, 19 [4], edited by Don Bray(The American Ceramic Society, Westerville, OH,1998). 433-444

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.OGURA: "Development of the wide-band IR radiometer and its Application to the Shock Temperature measurement" J.Japan Explosives Soc.59[6]. 310-315 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.KOHAMA: "Spallations of Silicon and Aluminum Induced by Short-Pulsed Laser" J.Ceramic Soc.Japan. (in press). (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.HIRAI,K.KONDO,M.KIM,H.KOINUMA,K.KURASHIMA,Y.BANDO: "Transparent nanocrystalline diamond ceramics fabricated from C_<60> fullerene shock compression" Appl.Phys.Lett.71[20]. 3016-3018 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] M.YOSHIDA,K.WAKABAYASHI,N.KOZU,M.HARA,K.A.TANAKA,K.KONDO: "Flyer Acceleration by Laser Plasma" Proc.3rd Japan-China High Pressure Seminar.su5-su8 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.HIRAI,K.KONDO: "A WIDE VARIETY OF CARBON BEHAVIOR -AMORPHOUS DIAMOND FABRICATED FROM C_<60> FULLERENE BY SHOCK COMPRESSION AND RAPID QUENCHING-" Shock Compression of Condensed Matter-1997,edited by Schmidt/Dandekar/Forbes,AIP Conf.Proc.429,Woodbury,N.Y.675-680 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.HIRAI,K.KONDO: "New Materials of Carbon,Amorphous Diamond and Nanocrystalline-Diamond Ceramics,from C_<60> Fullerene" Proceedings of the 5th NIRIM Int.Symp.on Advanced Materials(ISAM'98). 193-196 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.HIRAI,K.KONDO: "Transparent Platelets Consisting of amorphous Diamond and Nanocrystalline Diamond Synthesized from C_<60> Fullerene by Shock Compression" Rev.High Pressure Sci.Tech.7. 966-968 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 小倉俊幸,オレッグ.V.ファティアノフ,マルコム.F.ニコル,近藤建一: "赤外放射温度計の製作と衝撃温度測定への応用" 火薬学会誌. 59[6]. 310-315 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 平井寿子、近藤建一: "フラーレンから透明ナノ結晶ダイヤモンドプレートの合成" NEW DIAMOND. 14[2]. 24-25 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sugiura, R.Ikeda K.Kondo, T.Yanadaya: "Densified silica glass affershock compression" J. Appl. Phys.81. 1651-1655 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] H.Hirai, K.Kondo, M.Kim H.koinuma, K.kurashima, Y Bando: "Transparent nanocrystalline diamond ceramics tabricated from C_<60> fullereme by shock compression" Appl. Phys. Lett.71. 3016-3018 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Kenichi KONDO: "The shock compression and rapid quenching method for exploring new phases of carbon" DIAMOND AND RELATED MATERIALS. 5. 13-18 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 近藤 建一: "炭素系新素材とトライボロジー カーボン七変化" トライボロジスト. 41. 706-711 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Saxena,et al.: "Shock-induced polarization in normal-hexane" Appl.Phys.Lett.68(7). 920-922 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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