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2016 年度 実施状況報告書

Ultrafast X-ray scattering from warm dense carbon

研究課題

研究課題/領域番号 16K17846
研究機関大阪大学

研究代表者

Hartley Nicholas  大阪大学, 未来戦略機構, 特任助教(常勤) (10770901)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードXFEL / Carbon / SACLA
研究実績の概要

In the past year, I have participated in experiments both operational XFEL facilities, observing the behaviour of these materials under extreme conditions. On LCLS, experiments on hydrocarbons observed formation of diamond under conditions similar to those inside icy giant planets, such as Uranus and Neptune. I will be writing a paper on these results over the next six months, discussing the behaviour of the liquid state and its relevance for planetary interior models. At SACLA, I was PI for an experiment with the first shots coupling both long and short pulse drive beams to the XFEL beam; although this was not able to give us a clear signal, we are now in a much better position to continue this work on future beamtimes, such as the experiment being proposed for later this year.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

I am currently participating in a further experiment at SACLA, using the long pulse laser to shock compress graphite to observe the formation of cubic and hexagonal diamond and see melting of these samples. These results will be confirmed using X-ray diffraction of the XFEL beam. At LCLS this summer, our experiment will continue the work on graphite and hydrocarbons, pushing to higher pressures with the upgraded laser available. I will also be involved in at experiment at the PHELIX laser, in Darmstadt, Germany, which will form diamond from plastic samples and then recover the diamonds after the experiment; this will allow both a better understanding of the material changes seen in the experiment, and potentially pave the way to a new method of industrial production of nanodiamonds.

今後の研究の推進方策

We will submit a proposal at the next SACLA call (2017B) to use the short pulse laser with the XFEL for the first time, and see the effect of crystal structure on extreme short term evolution after laser irradiation. The results from this experiment would be interesting not only for their theoretical application, as DFT-MD simulations suggest that melting can occur within sub-picosecond timescales but only on certain crystal structures, but also inform other experiments that use such short timescale irradiation without understanding all of the effects of it. We have also talked to the team developing the new EH6 experimental beamline at SACLA, which will provide 2x500 TW beams for use with the XFEL, and which we hope to submit a proposal for as soon as the first call is released.

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] HZDR/European XFEL(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      HZDR/European XFEL
  • [国際共同研究] LULI/UPMC(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      LULI/UPMC
  • [国際共同研究] SLAC/LLNL(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      SLAC/LLNL
  • [国際共同研究] University of Oxford(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Oxford
  • [雑誌論文] A strong diffusive ion mode in dense ionized matter predicted by Langevin dynamics2017

    • 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 ページ: /ncomms1412_1-6

    • DOI

      : 10.1038/ncomms1412

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Coherent X-ray beam metrology using 2D high-resolution Fresnel-diffraction analysis2017

    • 著者名/発表者名
      M. Ruiz-Lopez et al.
    • 雑誌名

      J. Synchrotron Rad.

      巻: 24 ページ: 196-204

    • DOI

      10.1107/S1600577516016568

  • [雑誌論文] Ultrafast observation of lattice dynamics in laser-irradiated gold foils2016

    • 著者名/発表者名
      N. J. Hartley et al
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 ページ: 071905 1-5

    • DOI

      10.1063/1.4976541

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Indirect monitoring shot-to-shot shock waves strength reproducibility during pump-probe experiments2016

    • 著者名/発表者名
      T. A. Pikuz et al
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 120 ページ: 035901 1-7

    • DOI

      10.1063/1.4958796

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Hydrocarbons at Extreme Conditions2017

    • 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] Iron and iron alloys under laser compression at XFEL for planetary science2016

    • 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 SACLAXFEL2016

    • 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 detector2016

    • 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 experiments2016

    • 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 Laser2016

    • 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 XFELs2016

    • 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 XFELs2016

    • 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 experiments2016

    • 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-XFEL2016

    • 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

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-21  

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