衝撃圧縮を用いた軽元素物質の金属化、圧力スケールの解明と地球惑星内部研究への応用

• 研究課題/領域番号: 23244106
• 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: 岩石・鉱物・鉱床学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 真下 茂 熊本大学, パルスパワー科学研究所, 教授 (90128314)
• 研究分担者: 藤井 宗明 熊本大学, パルスパワー科学研究所, 准教授 (10181322) ; 渋谷 秀敏 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (30170921) ; 下條 冬樹 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (60253027)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 48,100千円 (直接経費: 37,000千円、間接経費: 11,100千円); 2014年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2013年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2012年度: 25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円); 2011年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: 衝撃圧縮 / 状態方程式 / 圧力スケール / 金、白金 / 軽元素物質の金属化 / 地球・惑星内部 / タングステン、銅 / MgO / 超高圧 / 金属化 / 地球 / 惑星

研究成果の概要

衝撃銃に組み合わせた高速流しカメラシステムによってタングステン，銅、金、白金, MgOの最大200GPa以上までのユゴニオと粒子速度履歴を計測し、強度を補正して静水圧縮曲線を導出した。高温出発のユゴニオ計測によってグリューナイゼン定数を世界で初めて直接議論した。これらの実験によって状態方程式の確定し、新しい金スケールを確定、白金、ルビースケールの確立のメドを立てた。軽元素物質の電気抵抗では、サファイアとダイヤモンドをアンビルに用いて水の衝撃圧縮下の電気抵抗を100GPa以上まで測定し、報告値と比べて温度にあまり依存しない高い電気抵抗値が得られ、天王星、海王星の内部構造と磁界の成因を議論した。

研究成果

• [雑誌論文] Elastic-plastic and phase transition of zinc oxide single crystal under shock compression (2015)
  • 著者名/発表者名: Xun Liu, Tsutomu Mashimo, Wei Li, Xianming Zhou, and Toshimori Sekine
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 117 号: 9
  • DOI: 10.1063/1.4914131
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamic water loss of antigorite by impact process (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshimori Sekine, Tomoaki Kimura, Takamichi Kobayashi, Tsutomu Mashimo
  • 雑誌名: Icarus 巻: 250 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2014.11.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Method and its application to strong and weak magnetic anomaly regions (2015)
  • 著者名/発表者名: M.N. Nishino, Y. Saito, H. Tsunakawa, F. Takahashi, M. Fujimoto, Y. Harada, S. Yokota, M. Matsushima, H. Shibuya, and H. Shimizu
  • 雑誌名: Icarus 巻: 228 ページ: 238-248
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2013.09.026
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Laboratory experiments on the impact disruption of iron meteorites at temperature of near-Earth space (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Katsura, A. M. Nakamura, A. Takabe, T. Okamoto, K. Sangen, S. Hasegawa, X. Liu, and T. Mashimo
  • 雑誌名: Icarus 巻: 241 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2014.06.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of pure iron nanoparticles at liquid-liquid interface using pulsed plasma (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhazgul Kelgenbaeva, Emil Omurzak, Shintaro Takebe, Saadat Sulaimankulova, Zhypargul Abdullaeva, Chihiro Iwamoto, and Tsutomu Mashimo
  • 雑誌名: Journal of Nanoparticle Research 巻: 16 号: 9
  • DOI: 10.1007/s11051-014-2603-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of WO3・H2O nanoparticles by pulsed plasma in liquid (2014)
  • 著者名/発表者名: Liliang Chen, Tsutomu Mashimo, Hiroki Okudera, Chihiro Iwamotoc, and Emil Omurzak
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 4 号: 54 ページ: 28673-28677
  • DOI: 10.1039/c4ra01551g
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hugoniot-measurement experiments of the heated samples (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Oka, K.Ogata, and T. Mashimo
  • 雑誌名: Applied Mechanics and Materials 巻: 566 ページ: 525-529
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/amm.566.525
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measurements of combined pressure-shear waves by the oblique-parallel impact experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ogata, X. Liu, and T. Mashimo
  • 雑誌名: Applied Mechanics and Materials 巻: 566 ページ: 437-440
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/amm.566.437
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Properties of Fe2O3 at High Temperatures (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Misawa, S. Ohmura, and F. Shimojo
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 83 号: 10 ページ: 105002-105002
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.105002
  • NAID: 210000133315
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hydrogen-on-Demand Using Metallic Alloy Nanoparticles in Water (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Shimamura, F. Shimojo, R. K. Kalia, A. Nakano, K. Nomura, and P. Vashishta
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 14 号: 7 ページ: 4090-4096
  • DOI: 10.1021/nl501612v
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Group-standing of whistler-mode waves near the Moon (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsugawa, Y. Katoh, N. Terada, T. Ono, H. Tsunakawa, F. Takahashi, H. Shibuya, H. Shimizu, and M. Matsushima
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 119 号: 4 ページ: 2634-2648
  • DOI: 10.1002/2013ja019585
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Measurements of combined pressure-shear waves by the oblique-parallel impact experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ogata, X. Liu and T. Mashimo
  • 雑誌名: Proceedings of ISIE2013 巻: 印刷中
• [雑誌論文] Hugoniot-measurement experiments of the heated samples (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Oka, Kenichi Ogata and Tsutomu Mashimo
  • 雑誌名: Proceedings of ISIE2013 巻: 印刷中
• [雑誌論文] Anomalous elastic-plastic transition of MgO under shock compression (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, T. Mashimo, K. Ogata, T. Kinoshita, T. Sekine, X. Zhou, W. J. Nellis
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 114 号: 24
  • DOI: 10.1063/1.4854435
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tailoring of interfaces in amorphous silicon-germanium multilayers on the atomic scale by ultra-high gravity (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Iguchiab, Z. Erdelyi, G.A. Langerc, E. Magomed, K. Sumitanid, A. Csike, D.L. Bekec, T. Mashimo
  • 雑誌名: Pholos. Mag. Lett. 巻: 93 号: 12 ページ: 697-702
  • DOI: 10.1080/09500839.2013.850545
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small-scale magnetic fields on the lunar surface inferred from plasma sheet electrons (2013)
  • 著者名/発表者名: Harada, Y., Machida, S., Saito, Y, Yokota, S., Asamura, K., Nishino, M.N., Tsunakawa, H., Shibuya, H., Takahashi, F., Matsushima, M. and Shimizu, H.
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 40 号: 13 ページ: 3362-3366
  • DOI: 10.1002/grl.50662
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio molecular dynamics simulation of dissociation of methane on nickel(111) surface: unravelling initial stage of graphene growth via a CVD technique (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuta, Rizal Arfin, K. Shimamura, T. Oguri, F. Shimojo, and S. Yamaguchi
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 巻: 565 ページ: 92-97
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2013.02.038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Static and dynamic structures of liquid tin at high pressure from ab initio molecular dynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Munejiri, F.Shimojo and K.Hoshino
  • 雑誌名: Physical Review 巻: 86 号: 10 ページ: 83-92
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.104202
  • 査読あり
• [学会発表] 衝撃圧縮実験による超高圧力下のグリューナイゼン定数の直接決定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 真下 茂、岡 慧一、竹田 雅幸、郷元 佑哉、吉朝 朗、永山 邦仁
  • 学会等名: 第５５回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] 水の衝撃超高圧下における電気伝導度の測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 勇英明, 劉勛, 佐藤大地, 稲葉亮平, 真下茂
  • 学会等名: 第５５回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] 衝撃圧縮下の温度測定のための輻射温度計の設計・製作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小倉康太郎，周显明, 劉勲, 竹田雅幸, 福野泰生, 川合伸明, 真下茂
  • 学会等名: 第５５回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] 窒化ケイ素セラミックスの衝撃応答特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川合伸明，鶴泰樹, 日高直人, LIU Xun, 真下茂
  • 学会等名: 第５５回高圧討論会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] Recent progress in materials science under strong gravitational field (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo
  • 学会等名: 9th Internat. Conf. on Diffusion in Materials (DIMAT2014)
  • 発表場所: Munster, Germany
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-22
  • 招待講演
• [学会発表] New materials processing under strong gravitational field (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo
  • 学会等名: 13th International Ceramics Congress (2014CIMTEC)
  • 発表場所: Pistoia, Italy
  • 年月日: 2014-06-13
  • 招待講演
• [学会発表] Hugoniot-measurement experiment of high-temperature sample on W and Au for discussion of Gruneisen parameter (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo, K. Oka, H. Takashima, Y. Gomoto, A. Yoshiasa
  • 学会等名: APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter (APS-SCCM)
  • 発表場所: シアトル、アメリカ
• [学会発表] Strength effect on the Hugoniot-compression curves of some metals (Cu, W and Au) (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Oka, T. Mashimo, Y. Gomoto, H. Takashima, X. Liu, K. Nagayama2, E. Zaretsky3
  • 学会等名: APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter (APS-SCCM)
  • 発表場所: シアトル、アメリカ
• [学会発表] Anisotropic elastic-plastic transition of MgO under shock compression (2013)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, K. Ogata, X. Zhou, W. J. Nellis, T. Sekine, T. Mashimo
  • 学会等名: APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter (APS-SCCM)
  • 発表場所: シアトル、アメリカ
• [学会発表] Effect of strength on Hugoniot compression curve of metals (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo, Y. Gomoto, H. Takashima, X. Liu, M. Kodama, K. Nagayama, E. Zaretsky
  • 学会等名: 8th International Symposium on Impact Engineering - ISIE2013
  • 発表場所: 大阪大学会館、大阪
  • 招待講演
• [学会発表] 回転鏡式流しカメラを用いた固体のユゴニオの精密計測と状態方程式 (2013)
  • 著者名/発表者名: 真下 茂
  • 学会等名: 高速度イメージングとフォトニクスに関する総合シンポジウム２０１３
  • 発表場所: ホテルサンルート室蘭、室蘭
  • 招待講演
• [学会発表] Magneto-transport properties in the heusler comounds Ru2-xFexCrSi (0<x<0.1) (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Hishinnoue, H. Suwa, I. Shigeta, M. Hiroi, K. Koyama, S. Kimura, K. Watanabe, M. Fujii
  • 学会等名: SCES13(strongly coupled electron system)
  • 発表場所: 東京大学、東京
• [学会発表] Large-scale density-functional dynamics simulations of nanostructured materials (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Shimojo
  • 学会等名: The 7th International Conference on Materials for Advanced Technologies (ICMAT 2013)（Suntec Singapore Convention Centre, Suntec City, Singapore
  • 発表場所: シンガポール市、シンガポール
  • 招待講演
• [学会発表] Hugoniot-measurements at room- and high- starting temperatures of metals for EOS study (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo
  • 学会等名: 6th Asian Conference on High Pressure Research
  • 発表場所: Beijing, China
  • 招待講演
• [学会発表] Anisotropic elastic-plastic transition of MgO under shock loading (2012)
  • 著者名/発表者名: X. Liu, K. Ogata, W. Li, X. Zhou, W.J. Nellis, T. Sekine, T. Mashimo
  • 学会等名: 6th Asian Conference on High Pressure Research
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Shock loading behaviors of Tellurium dioxide single crystal (2012)
  • 著者名/発表者名: W. Li, X. Liu, T. Mashimo
  • 学会等名: 6th Asian Conference on High Pressure Research
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] 圧力スケール物質のユゴニオと状態方程式 (2012)
  • 著者名/発表者名: 真下 茂、岡 慧一、高島英之、郷元佑哉、吉朝 朗、Eugene Zaretsky
  • 学会等名: 第５３回高圧討論会
  • 発表場所: 豊中市 大阪大学豊中キャンパス
• [学会発表] 圧力スケール物質の高温出発のユゴニオ計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡慧一、緒方謙一、高島英之、郷元佑哉、小倉康太郎、吉朝 朗、真下 茂
  • 学会等名: 第５３回高圧討論会
  • 発表場所: 豊中市 大阪大学豊中キャンパス
• [学会発表] 熊本大学の衝撃銃を用いた衝撃圧縮実験の現状:圧力スケールをめざしたユゴニオの計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 真下
  • 学会等名: 日本における超高速衝突実験の現状と将来展望
  • 発表場所: 神戸大学・神戸市(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-12
• [学会発表] 高温出発のユゴニオ計測実験 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高島、真下, ら
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院・沖縄県
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] 金、タングステン、銅、タンタルの常温出発のユゴニオと状態方程式 (2011)
  • 著者名/発表者名: 真下茂, ら
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院・沖縄県
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 金,タングステンの高温出発のユゴニオと状態方程式 (2011)
  • 著者名/発表者名: 真下, ら
  • 学会等名: 第52回高圧討論会
  • 発表場所: 沖縄キリスト教学院・沖縄県
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Elastoplastic transition of MgO under shock compression (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mashimo, et al
  • 学会等名: International Conference on Processing & Manufacturing of Advancde Materials (THERMEC'2011)
  • 発表場所: Quebec, Canada(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] Hugoniot-measurement technique of elevated temperature sample (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Takashima, T.Mashimo, et al
  • 学会等名: International Conference on Processing & Manufacturing of Advancde Materials (THERMEC'2011)
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] Hugoniot-measurements of room- and high-temperature metals for study of EOS and strength (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Mashimo, et al
  • 学会等名: The International Conference of the APS Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter 2011
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2011-06-26