高出力レーザー駆動動圧縮法を用いたMgOの高圧物性研究と圧力スケールの構築

• 研究課題/領域番号: 11J01000
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 宮西 宏併 大阪大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2011年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: 酸化マグネシウム / 圧力スケール / 高圧相 / 衝撃圧縮 / ランプ圧縮

研究概要

高強度レーザーを用いた酸化マグネシウムの衝撃圧縮実験を行った。300GPa-800GPaの圧力領域における衝撃圧縮データセット(圧力ー密度一温度一内部エネルギー)を従来よりも高精度で取得し、さらに第一原理計算の結果と比較することにより、B1-B2-Liquid相転移を示唆する結果が得られた。
衝撃圧縮下における酸化マグネシウムの光学特性(光吸収率・光屈折率)に関するデータを昨年度に引き続き取得した。融解が予測されている熱力学的領域近傍(350-500GPa)における光吸収率の変化をより詳細に調べた。これにより融解に伴うバンドギャップの変化を示唆する結果が得られた。また、昨年度の研究成果により、衝撃圧縮下400GPa付近まで酸化マグネシウムが透明性を保つことが実験的に明らかになっており酸化マグネシウムが新しい反射衝撃圧縮窓材として有望である。酸化マグネシウムを新しい反射衝撃圧縮窓材として使用するためには、衝撃圧縮下における屈折率を調べる必要がある。そこで200GPaから400GPaまでの屈折率の変化を調べたところ、先行研究で調べられている23GPaまでの屈折率変化と大きく異なる結果が得られた。これは酸化マグネシウムを反射衝撃窓材として用いるために重要な知見である。
衝撃圧縮よりも温度が低く、準等エントロピー圧縮よりも温度が高い領域を探索するための、衝撃圧縮・ランプ圧縮ハイブリッド圧縮法の実証実験を行い、圧力200GPaの衝撃圧縮状態からの1TPaまでのランプ圧縮に成功した。既往の衝撃圧縮法と昨年度までに開発してきた準等エントロピー圧縮法、新たに開発した衝撃圧縮・ランプ圧縮ハイブリッド圧縮法を組み合わせることによって、より広い熱力学的領域を探索することができようになった。

研究成果

• [雑誌論文] Direct laser-driven ramp compression studies of iron : A first step toward the reproduc- tion of planetary core conditions. (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Amadou, E. Brambrink, A. Benuzzi-Mounaix, G. Huser, F. Guyot, S. Mazevet, G. Morard, T. de Resseguier, T. Vinci, K. Myanishi, N. Ozaki, R. Kodama, T. Boehly, O. Henry, D. Raffestin, and M. Koenig
  • 雑誌名: High Energy Density Physics 巻: 9(2) 号: 2 ページ: 243-246
  • DOI: 10.1016/j.hedp.2013.01.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] シリコン内部を伝搬する衝撃波面の直接観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山尚也, 尾崎典雅, 佐野智一, 曽田智史, 木村友亮, 宮西宏併, 浅海雄人, 浦西宏幸, 佐野孝好, 坂和洋一, 廣瀬明夫, 兒玉了祐
  • 雑誌名: J. Plasma Fusion Res. 巻: Vol.88 No.5 ページ: 249-250
  • NAID: 110009445727
  • 査読あり
• [雑誌論文] シリコン内部を伝搬する衝撃波面の直接観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山尚也, 尾崎典雅, 佐野智一, 曽田智史, 木村友亮, 宮西宏併, 浅海雄人, 浦西宏幸, 佐野孝好, 坂和洋一, 廣瀬明夫, 兒玉了祐
  • 雑誌名: プラズマ核融合学会誌 巻: (掲載受理)
  • NAID: 110009445727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature measurements of Electrostatic Shocks in laser-produced counter-streaming plasmas (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Morita, Y.Sakawa, Y.Kuramitsu, H.Tanji, H.Aoki, T.Ide, S.Shibata, N.Onishi, C.Gregory, A.Diziere, J.Waugh, N.Woolsey, Y.Sano, A.Shiroshita, K.Shigemori, N.Ozaki, T.Kimura, K.Miyanishi, R.Kodama, M.Koenig, H.Takabe
  • 雑誌名: Astrophys Space Sci 巻: Vol.336No.1 号: 1 ページ: 283-286
  • DOI: 10.1007/s10509-010-0525-5
  • 査読あり
• [学会発表] パワーレーザーを用いた極超高圧力ショック下の物質の振舞いに関する実験的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾崎典雅, 児玉了祐, 佐野智一, 宮西宏併, 浦西宏幸, Gianluca GREGORI, Katerina FALK, Thomas WHITE, 関根利守, 犬伏雄一, 木村友亮, 土屋卓久, 佐野孝好, 坂和洋一, Alessandra BENUZZI-MOUNAIX, Michel KOENIG, David RILEY, 牧田美香子
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(広島)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] ダイヤモンドアンビルセルと高出力レーザーを用いた超高圧H2Oの新物性探査 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥地拓生, 尾崎典雅, 木村友亮C, 掛下知行, 喜田美佳, 宮西宏併, 佐野孝好, 佐野智一, 清水克哉, 寺井智之, 坂和洋一, 兒玉了祐
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(広島)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] レーザーショックレス圧縮実験と可能性に関する検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮西宏併, 尾崎典雅, Erik Brambrink, Tommaso Vinci, Thibaut De Resseguier, Alessandra Benuzzi-Mounaix, Francois Guyot, Guillaume Morard, Michel Koenig, Nourou Amadou, Raymond Smith, Robert Cauble, 兒玉了祐
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(広島)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] レーザー衝撃圧縮によるMgO B1-B2相転移の観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丹下慶範, 宮西宏平, 尾崎典雅, 佐野孝好, 土屋卓久
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(広島)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] レーザーショック圧縮下の溶融フォルステライトに関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浅海雄人, 関根利守, 尾崎典雅, 宮西宏併, 児玉了祐, , 木村友亮, 杉田精司, 佐野孝好, 坂和洋一
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(広島)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] レーザーショックレス圧縮法の実験的比較と可能性に関する検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮西宏併, 尾崎典雅, Erik Brambrink, Tommaso Vinci, Thibaut De Resseguier, Alessandra Benuzzi-Mounaix, Francois Guyot, Guillaume Morard, Michel Koenig, Nourou Amadou, Raymond Smith, Robert Cauble, 兒玉了祐
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] テラパスカル領域の溶融ダイヤとポストダイヤに関する実験的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 尾崎典雅, Gianluca Gregori, Alessandra Benuzzi-Mounaix, 犬伏雄一, 関根利守, 佐野智一, 木村友亮, 宮西宏併, 浦西宏幸, Michel Koenig, David Riley, 佐野孝好, 坂和洋一, 兒玉了祐
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] 衝撃圧縮下の溶融フォルステライトに関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浅海雄人, 尾崎典雅, 関根利守, 宮西宏併, 浦西宏幸, 中塚和樹, 楊宗翰, 近藤良彦, 喜多美佳, 佐野孝好, 坂和洋一, 兒玉了祐
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] ユゴニオ上でフォルステライトメルトの不一致結晶化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根利守, 浅海雄人, 尾崎典雅, 宮西宏併, 横山尚也, 浦西宏幸, 見玉了祐, 坂和洋一
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] レーザーショック超高圧力とコヒーレント光源の融合 (2012)
  • 著者名/発表者名: 尾崎典雅, 佐野智一, 関根利守, 真下茂, 佐野孝好, 奥地拓生, 犬伏雄一, 木村友亮, 宮蒭宏併, 浦西宏幸, 浅海雄人, Michel KOENIG, Gianluka GREGORI, Alessandra BENUZZI-MO UNAIX, 坂和洋一, 兒玉了祐
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] レーザーショック下のシリコンにおける高速固体・固体相転移の直接観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 楊宗翰・尾崎典雅・横山尚也・佐野智一・曽田智史・木村友亮・宮西宏併/浅海雄人・浦西宏幸・佐野孝好・坂和洋一・廣瀬明夫・兒玉了祐
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2012-11-07
• [学会発表] ハイパワーレーザーで探る高エネルギー密度物質状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 尾崎典雅, G. Gregori, 真下茂, W. J. Nellis, 木村友亮, 浦西宏幸, 宮西宏併, 犬伏雄一, A. Benuzzi-Mounaix, M. Koenig, 奥地拓生10, D. Riley, 坂和洋一, 佐野孝好, 佐野智-, 清水克哉, T. Vinci, 兒玉了祐
  • 学会等名: レーザー学会第429回研究会「大エネルギー高出力レーザーを利用した科学研究」
  • 発表場所: ふじさんめっせ(静岡)
  • 年月日: 2012-08-31
• [学会発表] レーザー衝撃波実験とその惑星科学応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐野孝好, 尾崎典雅, 木村友亮, 宮西穹併, 浅海雄人, 生駒大洋, 奥地拓生, 関根利守, 兒玉了祐
  • 学会等名: レーザー学会第429回研究会「大エネルギー高出力レーザーを利用した科学研究」
  • 発表場所: ふじさんめっせ(静岡)
  • 年月日: 2012-08-31
• [学会発表] Iron quasi-isentropic compression experiment at LIL facility (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Benuzzi-Mounaix, M. Koenig, T. Vinci, E. Brambrink, A. Nourou, G. Morard, F. Guyot, G. Huser, S. Mazevet, T. De Resseguier, N. Ozaki, , R. Kodama, K. Miyanishi, O. Henry, D. Raffestin
  • 学会等名: 39th European Physical Society Conference on Plasma Physics/16th International Congregs on Plasma Physics (2012 EPS/ICPP)
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] Power-laser exploration of high-energy density materials under ultrahigh pressures (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Ozaki, G. Gregori, T. Mashimo, W. J. Nellis, T. Kimura, T. Jitsui, H. Uranishi, K. Miyanishi, Y. Inubushi, A. Benuzzi-Mounaix, K. Falk, M. Koenig, M. Makita, C. Murphy, H. Nishimura, T. Okuchi, D. Riley, Y. Sakawa, T. Sano, T. Sano, K. Shimizu, T. Vinci, and R. Kodama
  • 学会等名: International Conference on High Energy Density Sciences 2012 (HEDS2012)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2012-06-26
• [学会発表] レーザー衝撃圧縮によるTPa領域までのMgOの相関係探査 (2011)
  • 著者名/発表者名: 丹下慶範・宮西宏併・尾崎典雅・佐野孝好・土屋卓久
  • 学会等名: 第52回高圧学会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
• [学会発表] 減衰衝撃波を用いたサファイアの超高圧物性計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野孝好・尾崎典雅・木村友亮・宮西宏併・兒玉了祐・土屋卓久
  • 学会等名: 第52回高圧学会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
• [学会発表] 赤外速度干渉計によるシリコン内部を伝搬する衝撃波面の観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 横山尚也・尾崎典雅・佐野智一・木村友亮・宮西宏併・曽田智史・浅海雄人・浦西宏幸・佐野孝好・坂和洋一・廣瀬明夫・兒玉了祐
  • 学会等名: 第52回高圧学会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
• [学会発表] X線トムソン散乱計測による極超高圧炭素の状態診断 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浦西宏幸・尾崎典雅・Gianluca GREGORI・Katerina FALK・Christopher MURPHY・實井辰也・木村友亮・宮西宏併・横山尚也・木村大亮・浅海雄人・中塚和樹・児玉了祐・犬伏雄一・Alessandra RAVASIO・Alessandra BENUZZI-MOUNAIX・Michel KOENIG・牧田実香子・David RILEY・西村博明・佐野孝好・坂和洋一
  • 学会等名: 第52回高圧学会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
• [学会発表] レーザー駆動衝撃波反射圧縮法を用いたポストダイヤモンド相の生成に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 尾崎典雅・関根利守・佐野智一・木村友亮・宮西宏併・佐野孝好・真下茂・William Nellis・横山尚也・浅海雄人・浦西宏幸・坂和洋一・兒玉了祐
  • 学会等名: 第52回高圧学会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
• [学会発表] レーザー衝撃圧縮下のかんらん石と石英に関する光反射率の同時測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅海雄人・尾崎典雅・関根利守・佐野孝好・木村友亮・宮西宏併・横山尚也・浦西宏幸・坂和洋一・兒玉了祐
  • 学会等名: 第52回高圧学会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)
• [学会発表] 白金の80GPaまでのレーザーランプ圧縮実験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮西宏併・尾崎典雅・NourouAmadou・Erik Brambrink・Thibaut De Resseguier・Raymond Smith・Guillaume Morard・Francois Guyot・Tommaso Vinci・Robert Cauble・Michel Koenig・兒玉了祐
  • 学会等名: 第52回高圧学会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院大学(沖縄)