Observation of irreversible structural dynamics with relativistic femtosecond electron pulses

用相对论性飞秒电子脉冲观察不可逆结构动力学

• 批准号: 21H04654
• 负责人: 楊 金峰
• 金额: $ 26.71万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04654/
• 关键词: 時間分解電子回折; フェムト秒電子線パルス; 光誘起構造相転移; 不可逆の構造変化; 薄膜; 構造相転移

1）フェムト秒時間分解電子回折による構造相転移過程の解析法の確立・フェムト秒電子線パルスの安定化を行った。具体的には、フェムト秒レーザーの発振器と再生増幅器の温度を独立に制御し、最適化するとこにより、レーザーの出力エネルギーとポインティングを共に安定化した。その結果、電子線パルス強度の変動は、目標である測定時間が1時間内では1%以下と達成できた。・高純度Pyolytic Graphite（PG）ヒーターを実装した加熱試料ホルダーを製作した。試料を最高600℃まで加熱することが実現でき、幅広い熱電材料等の熱励起による構造変化過程の測定が可能となった。これにより、熱電材料における構造相転移現象の解明や新な材料の創出が期待できる。2）酸化物などの薄膜における熱や光励起の構造相転移過程の観測と構造ダイナミクスの解明昨年度に製作したVO2薄膜における光誘起金属-絶縁体構造相転移過程をフェムト秒時間分解電子回折により測定した。光誘起による回折リングの強度変化を見ることができた。現在、励起レーザーの強度の依存性等を測定し、構造ダイナミクスの解析を実施している。また、今年度で製作した加熱試料ホルダーを利用して、熱電材料として注目されているGeTeにおける熱励起による構造相転移過程の測定を試みた。200℃付近に多結晶を表す回折リングが消失し、単結晶の回折パターンが顕著に現れる現象を観察した。この現象は不可逆過程であった。今後、光励起の構造変化を測定し、構造相転移の詳細を解明する。

1) Establishment of analytical method for structural phase shift process of electron back-folding by time decomposition; The temperature of the generator and the regenerative amplifier is controlled independently and optimized. The result, the intensity of the electron line, the target, the measurement time, the time High purity Pyolytic Graphite (PG) Sample heating up to 600℃, the temperature of the sample is measured by thermal excitation of thermoelectric materials. The explanation of structural phase shift phenomenon in thermoelectric materials and the development of new materials are expected. 2) Measurement of structural phase shift process induced by thermal and optical excitation in acid thin films; measurement of structural phase shift process induced by optical excitation in metal-insulator thin films; measurement of electron backfolding induced by thermal and optical decomposition in seconds; The light induced by the sun is reflected in the intensity. Now, the intensity dependence of excitation is determined, and the analysis of structure is implemented. This year's production of thermal materials for the use of thermoelectric materials, thermal excitation, structural phase shift process test At 200℃, the phenomenon of multiple crystals disappearing and single crystals appearing was observed. This phenomenon is irreversible. In the future, the structural transformation of optical excitation will be determined, and the structural phase shift will be explained in detail.

项目成果

レーザー変調の電子ビーム実験

激光调制电子束实验

• 发表时间: 2022
• 作者: 菅 晃一;神戸 正雄;楊 金峰;吉田 陽一
• 通讯作者: 吉田 陽一

Nanoscale spatial distribution of strain in VO2 structural phase transition

VO2结构相变应变的纳米尺度空间分布

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuichi Ashida;Takafumi Ishibe;Jinfeng Yang;Nobuyasu Naruse;Yoshiaki Nakamura
• 通讯作者: Yoshiaki Nakamura

超短パルス電子ビーム発生のためのレーザー変調におけるアンジュレータ磁場計測

用于超短脉冲电子束生成的激光调制中的波荡器磁场测量

• 发表时间: 2021
• 作者: 菅 晃一;神戸 正雄;楊 金峰;吉田 陽一
• 通讯作者: 吉田 陽一

VO2構造相転移を駆動するナノスケール歪みの可視化

驱动 VO2 结构相变的纳米级应变的可视化

• 发表时间: 2021
• 作者: 蘆田 湧一;石部 貴史;成瀬 延康;楊 金峰;中村 芳明
• 通讯作者: 中村 芳明

Focused proton beam generating pseudo Bragg peak for FLASH therapy

• DOI: 10.1016/j.nima.2022.166618
• 发表时间: 2022-03
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
• 作者: Z. Mei;Yi Yuan;Jian Wang;Danlei Fan;Kehan Li;Jinfeng Yang;K. Fan;M. Fan