Ultrafast X-ray scattering from warm dense carbon

• 研究課題/領域番号: 16K17846
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: Hartley Nicholas 大阪大学, 先導的学際研究機構, 特任助教(常勤) (10770901)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: XFEL, / Carbon, / SACLA / XFEL / Carbon / High Energy Density / Planetary Science / X-ray diffraction

研究成果の概要

高温・高圧の物質についてX線回折を用いた研究である。最近まで、X線回折を低原子番号の液状物質に適用するには、物質の散乱断面積が小さすぎて不可能であったが、X線自由電子レーザーの十分な輝度を利用し、世界で初めて低原子番号の原子からなる物質系からのX線回折の観測に成功した。また、極端に非平衡な物質系を可視光や赤外レーザーおよびX線レーザーによる加熱を用い高温・高圧の物質状態について研究を行った。

研究成果

• [国際共同研究] HZDR/European XFEL/GSI(Germany)
• [国際共同研究] LULI/UPMC(France)
• [国際共同研究] SLAC/LLNL(米国)
• [国際共同研究] University of Oxford(英国)
• [国際共同研究] HZDR/European XFEL(Germany)
• [国際共同研究] LULI/UPMC(France)
• [国際共同研究] SLAC/LLNL(米国)
• [国際共同研究] University of Oxford(英国)
• [雑誌論文] Ultrafast lattice dynamics in laser-irradiated good foils (2017)
  • 著者名/発表者名: N. J. Hartley, N. Ozaki, T. Matsuoka, B. Albertazzi, A. Faenov, Y. Fujimoto, H.Habara, M. Harmand, Y. Inubushi, T. Katayama, M. Koenig, A. Krygier, P. Mabey, Y.Matsumura, S. Matsuyama, E. McBride, K. Miyanishi, G. Morard, T. Okuchi, T. Pikuz, O. Sakata, Y. Sano, T. Sato, T. Sekine, et al.
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 110(7) 号: 7 ページ: 071905-071905
  • DOI: 10.1063/1.4976541
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Formation of diamonds in laser-compressed hydrocarbons at planetary interior conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: D. Kraus, J. Vorberger, A. Pak, N. J. Hartley, L. B. Fletcher, S. Frydrych, E. Galtier, E. J. Gamboa, D. O. Gericke, S. H. Glenzer, E. Granados, M. J. MacDonald, A. J. MacKinnon, E. E. McBride, I. Nam, P. Neumayer, M. Roth, A. M. Saunders, A. K. Schuster, P. Sun, T. van Driel, et al.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 1 号: 9 ページ: 606-611
  • DOI: 10.1038/s41550-017-0219-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic fracture of tantalum under extreme tensile stress (2017)
  • 著者名/発表者名: Bruno Albertazzi, Norimasa Ozaki, Vasily Zhakhovsky, Anatoly Faenov, et al.
  • 雑誌名: Science advances 巻: 3 号: 6
  • DOI: 10.1126/sciadv.1602705
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Targets for high repetition rate laser facilities: needs, challenges and perspectives (2017)
  • 著者名/発表者名: I. Prencipe, J. Fuchs, S. Pascarelli, D.W. Schumacher, R. B. Stephens, N. B. Alexander, R. Briggs, M. Buscher, M. O. Cernaianu, A. Choukourov, M. De Marco, A. Erbe, J. Fassbender, G. Fiquet, P. Fitzsimmons, C. Gheorghiu, J. Hund, L. G. Huang, M. Harmand, N. J. Hartley, et al.
  • 雑誌名: High Power Laser Science and Engineering 巻: 5
  • DOI: 10.1017/hpl.2017.18
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A strong diffusive ion mode in dense ionized matter predicted by Langevin dynamics (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Mabey, S. Richardson, T.G. White, L.B. Fletcher, S.H. Glenzer, N.J. Hartley, J. Vorberger, D.O. Gericke and G. Gregori
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1
  • DOI: 10.1038/ncomms1412
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Indirect Monitoring Shot-to-shot Shock Waves Strength Reproducibility during Pump-probe Experiments (2016)
  • 著者名/発表者名: T. A. Pikuz, A. Ya. Faenov, N. Ozaki, N. J. Hartley, B. Albertazzi, T. Matsuoka, K. Takahashi, H. Habara, Y. Tange, S. Matsuyama, K. Yamauchi, R. Ochante, K. Sueda, O. Sakata, T. Sekine, T. Sato, Y. Umeda, Y. Inubushi, T. Yabuuchi, T. Togashi, T. Katayama, M. Yabashi, M. Harmand, G. Morard, M. Koenig, et al.
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 120(3) 号: 3 ページ: 035901-035901
  • DOI: 10.1063/1.4958796
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Coherent X-ray beam metrology using 2D high-resolution Fresnel-diffraction analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Ruiz-Lopez, A. Faenov, T. Pikuz, N. Ozaki, A. Mitrofanov, B. Albertazzi, N. Hartley, T. Matsuoka, R. Ochante, Y. Tange, T. Yabuuchi, T. Habara, K. A. Tanaka, Y. Inubushi, M. Yabashi, M. Nishikino, T. Kawachi, S. Pikuz, T. Ishikawa, R. Kodama and D. Bleiner
  • 雑誌名: J. Synchrotron Rad. 巻: 24 号: 1 ページ: 196-204
  • DOI: 10.1107/s1600577516016568
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Hydrocarbons at Extreme Conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: N. J. Hartley
  • 学会等名: Warm Dense Matter Meeting 2017
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2017-04-11
  • 国際学会
• [学会発表] パワーレーザーとXFELを用いた動的超高圧下の物質変形・相転移に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Ozaki
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会(2017年)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 衝撃波に対する固体ゲルマニウムの応答 (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Miyanishi
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会(2017年)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Hydrocarbons at Extreme Conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: N.J. Hartley, J. Vorberger, A. Pak, T. Doppner, L.B. Fletcher, S. Frydrych, E. Galtier, E.J. Gamboa, D.O. Gericke, S. H. Glenzer, E. Granados, M. J. MacDonald, A.J. MacKinnon, E.E. McBride, I. Nam, P. Neumayer, M. Roth, A.M. Saunders, A. Schuster, P. Sun, T. van Driel, R.W. Falcone0 and D. Kraus
  • 学会等名: International Workshop on Warm Dense Matter, Vancouver, Canada
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental investigation of diamond precipitation inside giant planets (2017)
  • 著者名/発表者名: N.J. Hartley and D. Kraus
  • 学会等名: 55th European High Pressure Research Group Meeting (EHPRG)
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrocarbons at Extreme Conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: N.J. Hartley, J. Vorberger, A. Pak, T. Doppner, L.B. Fletcher, S. Frydrych, E. Galtier, E.J. Gamboa, D.O. Gericke, S. H. Glenzer, E. Granados, M. J. MacDonald, A.J. MacKinnon, E.E. McBride, I. Nam, P. Neumayer, M. Roth, A.M. Saunders, A. Schuster, P. Sun, T. van Driel, R.W. Falcone0 and D. Kraus
  • 学会等名: 6th Joint Workshop on High Pressure and Planetary Plasma Physics (HP4)
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic compression of Tantalum up to 120 GPa and associated spallation process using an XFEL probe (2017)
  • 著者名/発表者名: B. Albertazzi, N. Ozaki, V. Zhakhovsky, A. Faenov, H. Habara, M. Harmand, N. J. Hartley,et al.
  • 学会等名: 10th International Conference on Inertial Fusion Sciences and Applications (IFSA2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Shock response to solid germanium (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Miyanishi、N. Ozaki, T. Matsuoka, S. Matsuyama, K. Takahashi, H. Habara, T. Pikuz, A. Faenov, K. Yamauchi, R. Kodama, K. Tanaka, Y. Seto, Y. Tange, T. Yabuuchi, Y. Inubushi, T. Togashi, M. Yabashi, T. Ishikawa, . Koenig, T. Vinci, T. Okuchi, N. Hartley, S. Sakata, Toshimori T. E. McBride
  • 学会等名: 20th Biennial Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter APS Meeting (SCCM2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Iron and iron alloys under laser compression at XFEL for planetary science (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Harmand
  • 学会等名: American Geophysical Union 2016 fall meetin (AGU fall meeting)
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Demonstration of Ultrafast X-ray Diffraction Platform for High Energy Density Materials Pumped by High Power Lasers and Probed by X-ray Free Electron Laser (XFEL) (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuoka
  • 学会等名: The 31st International Congress on High-Speed Imaging and Photonics (ICHSIP31)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental System Developments for in situ Observation of Laser-Shock Compression Dynamics using the High Power Laser and SACLAXFEL (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi
  • 学会等名: The 31st International Congress on High-Speed Imaging and Photonics (ICHSIP31)
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2016-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] パワーレーザーとXFEL によるレーザー衝撃圧縮ダイナミクスのその場観測実験装置の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-10-27
• [学会発表] Single shot in situ monitoring of XFEL beam intensity distribution and target quality in pump-probe experiments by high resolution LiF crystal X-Ray detector (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Pikuz
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] 一軸圧力負荷下における単結晶ゲルマニウムの構造相転移 (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Miyanishi
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] X 線自由電子レーザーを用いた衝撃波伝搬過程の時分割その場観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tange
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] XFEL で見る動的超高圧下の物質変形・相転移 (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Ozaki
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] Shot-to-shot shock waves strength reproducibility monitoring in laser pump - XFEL probe high energy density physics experiments (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Faenov
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] XFELで見る動的超高圧下の物質変形・相転移 (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Ozaki
  • 学会等名: 第57回高圧討論会
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] HED Results from the SACLA Free Electron Laser (2016)
  • 著者名/発表者名: N. J. Hartley
  • 学会等名: 11th International Conference on High Energy Density Laboratory Astrophysics
  • 発表場所: Stanford, USA
  • 年月日: 2016-10-05
  • 国際学会
• [学会発表] Carbon and Hydrocarbons on XFELs (2016)
  • 著者名/発表者名: N. J. Hartley
  • 学会等名: 5th Joint Workshop on High Pressure, Planetary and Plasma Physics
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 2016-09-13
  • 国際学会
• [学会発表] HED Matter and XFELs (2016)
  • 著者名/発表者名: N. J. Hartley
  • 学会等名: HIBEF Asia Meeting
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2016-06-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Indirect monitoring shock waves generation stability during visible laser pump and XFEL probe in high energy density physics experiments (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Pikuz
  • 学会等名: International Conference on High Energy Density Science 2016 (HEDS2016)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-05-20
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental System Developments for in situ Observation of Laser-Shock Compression Dynamics using the High Power Laser and SACLA-XFEL (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi
  • 学会等名: International Conference on High Energy Density Science 2016 (HEDS2016)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-05-20
  • 国際学会