レーザー動的圧縮とX線自由電子レーザーの組み合わせによる超高密度ケイ酸塩相の探索

激光动态压缩与X射线自由电子激光相结合探索超致密硅酸盐相

• 批准号: 19H04396
• 负责人: 佐藤 友子
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H04396/
• 关键词: レーザー誘起動的圧縮実験; レーザー衝撃圧縮; レーザー誘起衝撃圧縮; 衝撃ユゴニオ温度; X線回折; X線自由電子レーザー; 高圧試料合成; High pressure; Shock compression; XFEL; Silicate

本研究の目的は、TPa（一千万気圧）領域におけるケイ酸塩の超高密度相の探索を、パワーレーザーによる動的圧縮とX線自由電子レーザーのパルスX線の組み合わせにより実現することにある。高圧実験技術の進展により、360GPa・数千Kという地球中心の温度圧力条件は（容易ではないが）再現できるようになったが、海王星・天王星といった巨大氷惑星、さらには木星・土星のような巨大ガス惑星の中心核の温度圧力条件の実現は未だ困難が多い。また、最近の系外惑星探査の進展により、多くの恒星が惑星系を持ち、スーパーアース（巨大岩石型惑星）やホットジュピター（小型ガス型惑星）と呼ばれる、太陽系には見られないような“異常な”惑星が、むしろ普遍的に存在することが明らかになりつつある。このような系外・巨大岩石型惑星のマントル部や、天王星などの巨大氷惑星の核はTPa・数千K領域の温度圧力にあると推測されるが、その条件の再現は技術的困難から容易ではないために、これら巨大惑星内部を構成する物質の物理・化学的性質について既に明らかになっていることは極めて少ない。本研究は、特にケイ酸塩の巨大惑星内部における物性を明らかにすることを目指すものである。昨年度に引き続き、高密度相ケイ酸塩多結晶体を大型プレスにより合成して出発物質として用いて、大阪大学レーザー研究所の激光XII号およびにX線自由電子レーザーSACLAにおいてレーザー衝撃圧縮実験を実施した。激光XII号においては減衰衝撃圧縮下における輻射強度の時間分解測定から、衝撃ユゴニオ温度を決定し、MgSiO3組成のサブTPaにおける融解温度を推定した。また、X線自由電子レーザーSACLAの高輝度パルスX線を用いた衝撃圧縮下その場X線回折測定によるケイ酸塩の相転移の探索を試みた。

这项研究的目的是通过将动态压缩与功率激光器和X射线游离电子激光器的脉冲X射线相结合，以实现TPA（1000万ATM）区域中硅酸盐的超高密度相。随着高压实验技术的发展，现在可以再现了360 GPA和数千K的地球温度和压力条件（尽管并不容易）（尽管这并不容易），但是仍然很难意识到Neptune和Neptune和Uanus等冰巨头中央核的温度和压力条件，以及诸如天然气巨头，以及诸如Jupiters and Jupiter和Sat jupiter and jupiter and jubiants。此外，近期外部探索的进展已经很明显，许多恒星具有行星系统，实际上，在太阳系中没有发现的“异常”行星，被称为超级地球（巨型岩石行星）和热木星（小气体形星球），这是相当通用的。据估计，这些系统外的，巨大的岩石形行星和巨大的冰行星的核（如天王星）的核心在TPA中处于温度压力和数千k范围，但是由于技术困难而重现这些条件并不容易，因此对这些构成这些巨大行星的物理性质和化学物质已经很清楚，这些材料构成了这些巨大的行星的物理性质。这项研究旨在阐明硅酸盐的物理特性，尤其是在巨型行星中。去年之后，高密度相硅酸盐多晶材料由大型压榨机合成，并用作起始材料，使用大阪大学激光研究所编号XII和X射线自由电子激光sacla进行激光冲击压缩实验。在光XII中，撞击雨果温度是根据衰减冲击压缩下的辐射强度的时间分辨测量确定的，并且估计了MGSIO3组成的亚TPA时的熔融温度。我们还尝试使用X射线游离电子激光sacla的高亮度脉冲X射线在撞击压缩下进行原位X射线衍射测量来搜索硅酸盐的相变。

项目成果

時分割X線回折による SiO2ガラスの高密度化観察

使用时间分辨 X 射线衍射对 SiO2 玻璃进行高密度观察

• 发表时间: 2020
• 作者: Urakawa Satoru;Inoue Toru;Hattori Takanori;Sano-Furukawa Asami;Kohara Shinji;Wakabayashi Daisuke;Sato Tomoko;Funamori Nobumasa;Funakoshi Ken-ichi;吉田 光男;佐藤友子;佐藤友子，船守展正，柴崎裕樹
• 通讯作者: 佐藤友子，船守展正，柴崎裕樹

ハイパワーレーザーとXFELを用いた惑星構成物質圧縮挙動の探索

利用高功率激光和 XFEL 探索行星构成材料的压缩行为

• 发表时间: 2019
• 作者: 山本あかね，佐藤友子;船守展正;若林大佑;浦川啓;服部高典;桂井 麻里衣;佐藤友子
• 通讯作者: 佐藤友子

北京高圧科学研究中心(中国)

北京高压科学研究中心（中国）

X-ray and Neutron Study on the Structure of Hydrous SiO2 Glass up to 10 GPa

10 GPa 水合 SiO2 玻璃结构的 X 射线和中子研究

• DOI: 10.3390/min10010084
• 发表时间: 2020
• 期刊: Minerals
• 影响因子: 2.5
• 作者: Urakawa Satoru;Inoue Toru;Hattori Takanori;Sano-Furukawa Asami;Kohara Shinji;Wakabayashi Daisuke;Sato Tomoko;Funamori Nobumasa;Funakoshi Ken-ichi
• 通讯作者: Funakoshi Ken-ichi

AgInS2ナノ粒子の高圧下発光特性と構造

AgInS2纳米粒子的高压发光特性及结构

• 发表时间: 2019
• 作者: 佐藤 翔;設楽 成実;矢野 正隆;北村 由美;大野 圭太,仲条 一輝,林 純一,葛谷 俊博,関根ちひろ,武田 圭生,濱中泰,若林大佑,佐藤友子,船守展正
• 通讯作者: 大野 圭太,仲条 一輝,林 純一,葛谷 俊博,関根ちひろ,武田 圭生,濱中泰,若林大佑,佐藤友子,船守展正