新しい高圧発生技術による極高圧物質科学の開拓

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本研究では、コニカルサポート型２段式ダイヤモンドアンビルセル(cs-ds-DAC)やトロイダル型ダイヤモンドアンビルセル(t-DAC)といった新しい高圧発生技術の開発を通して、極高圧物質科学・巨大惑星深部科学の開拓を行うことを目的としている。令和4年度は、t-DACにおいては①より小さい先端径での実験、②平坦部の縮小、ds-DACにおいては③２段目アンビルの大型化、またこれら２つの技術を融合した④ds-t-DACの試作を行った。①では、アンビル先端径を7 umまで縮小し、凸部ベベル角度を6.0度と9.9度の２種類を試した。後者は前者に比べて高い加圧効率と、先端部でのより急勾配な圧力分布となったが、従来の実験と比較した場合に圧力発生効率に大きな違いは見られず、発生圧力も385~402 GPaとなり大きな改善は見られなかった。②では、凸部を支える平坦部サイズを従来のφ80-90 um程度から半分の40 umにまで縮小した。この場合、凸部高さが3 umの場合は圧力集中が過剰で早期に破壊してしまうが、2.2 umの場合に従来と同程度の加圧効率となることを確認した。③では、ds-DACにおいて２段目アンビルサイズをこれまでで最大のφ50 umまで拡張した。結果としては、加圧効率は従来通りであったものの最高発生圧力は260 GPaに留まった。大型化によるサポート面積の増加の効果よりも荷重増加の効果が大きく、その結果1段目の負担が増えた可能性があり、全体の形状を再考する必要がある。④では、先端30 umのt-DACに、先端径10 umで全体径22 umの２段目アンビルを配置したds-t-DACを試作した。結果としては加圧効率が悪く、最高発生圧力は200 GPa以下に留まった。空間的制約で２段目がどうしても薄くなってしまうのが問題点でここでも２段目をコニカル型にするなどの対応を検討する。