低密度アルカリ金属液体におけるプラズマ振動の観測：電子ガス不安定性の解明

低密度碱金属液体中等离子体振荡的观察：电子气不稳定性的阐明

• 批准号: 13J01040
• 负责人: 木村 耕治
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J01040/
• 关键词: アルカリ金属; 電子ガス; 液体金属; 非弾性X線散乱; プラズモン; 分散関係; 液体; ルビジウム; 放射光

本研究は、希薄電子ガスにおいて予測される圧縮率不安定性が現実の系でどのように反映されるかを解明することを目的としている。当研究員は低密度化した状態を実現する系として高温・高圧のアルカリ金属液体に着目してきた。初年度は、固体及び融点近傍の液体ルビジウム(Rb)に対して実施した非弾性X線散乱(IXS)実験の結果を考察し、固体よりも液体の方がプラズモン挙動が電子ガスに近づく傾向にあることを明らかにした。さらに、液体セシウム(Cs)に対してもIXS測定を実施しプラズモンを観測した。本年度は、(1)初年度で得られた液体CsのIXSスペクトルを解析し融解によるプラズモン挙動の変化を考察した。Rbと同様、Csでもプラズモン分散が融解に伴い電子ガスに近づく傾向を示した。(2)電子ガス不安定性が予測される低密度領域に対応する高温・高圧条件での測定を実現するため、新たな液体試料容器の開発を行った。融点近傍の実験ではサファイアを材質とする試料容器を用いたが、サファイアは高温のアルカリ金属に腐食される。このことを考慮し、高融点金属であるニオブ(Nb)を材質とする試料容器を開発した。Nbはサファイアと比較してX線の吸収が大きいという問題があるが、X線窓に15μmと非常に薄い箔を用いることでサファイアの場合と同程度の透過率を確保した。さらに、ガス圧縮装置をこれまで測定を行ってきたSPring-8のビームラインBL12XUに導入し温度・圧力を制御できるシステムを構築した。(3)上述のNbセルを用いて液体Rbを対象にIXS実験を行い、電子ガス不安定性が予測される密度領域に対応する1000 ℃、5 MPaでの測定に成功した。これにより、Nbセルが低密度アルカリ金属液体のIXS測定に適用できることが示された。

In this study, we hope to predict the pressure instability of thin electron particles and to clarify the relationship between them. When the researchers found that the low density state was caused by high temperature and high pressure, the metal liquid was observed. In the first year, the liquid phase (Rb) in the vicinity of the melting point was investigated for non-dispersive X-ray scattering (IXS). In addition, the liquid phase (Cs) of the IXS assay is measured at the same time. This year,(1) in the beginning of the year, we have obtained the analysis and analysis of liquid Cs, and the investigation of the transformation of liquid Cs. Rb and Cs are the same, but they tend to melt together. (2)Electronic instability is predicted in the low density region and measured under high temperature and high pressure conditions. New liquid sample containers are developed. In the vicinity of the melting point, the material of the sample container is used, the material of the sample container is used, and the metal of the sample container is corroded at high temperature. The material of high melting point metal is considered to be the sample container. X-ray absorption problems such as X-ray absorption, X-ray absorption, X-ray The temperature and pressure control system of SPring-8 is constructed according to the temperature and pressure control system of SPring-8. (3)The above Nb particles were successfully measured in the density domain at 1000 ℃ and 5 MPa. The IXS measurement of low density metallic liquids is applicable to the measurement of high density metallic liquids.

项目成果

Electron momentum density in liquid silicon

液态硅中的电子动量密度

• 发表时间: 2013
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: K. Matsuda;T. Nagao;Y. Kaji hara;M. Inui;K. Tamura;J. N akamura;K. Kimura;M. Yao;M. Itou;Y. Sakurai;N. Hiraoka
• 通讯作者: N. Hiraoka

アルカリ金属液体におけるプラズモン線幅

碱金属液体中的等离子体激元线宽

• 发表时间: 2013
• 作者: 木村耕治;松田和博;平岡望;梶原行夫;乾雅祝;八尾誠
• 通讯作者: 八尾誠

高温領域における液体Rbのプラズモン測定

高温区液体铷的等离激元测量

• 发表时间: 2015
• 作者: Tatsumi Y;Morimoto A;Miyamatsu N;Noda M;Ohno Y;Deura K;萩谷透，木村耕治，松田和博，平岡望，宮武至，石黒陽太郎，梶原行夫，乾 雅 祝，八尾誠
• 通讯作者: 萩谷透，木村耕治，松田和博，平岡望，宮武至，石黒陽太郎，梶原行夫，乾 雅 祝，八尾誠

液体Csにおけるプラズモン分散：非弾性X線散乱による研究

液体铯中的等离子体激元色散：利用非弹性 X 射线散射的研究

• 发表时间: 2014
• 作者: Y. Taguchi;J. Takasu;T. Mizoroki;T. Uozumi;Y. Tezuka;T. Muro;T. Kinoshita;and K. Mimura;矢野孝次;八柳祐一，羽鳥尹承;K. Totsuka;木村耕治，宮武至，松田和博，平岡望，梶原行夫，石黒陽太郎，乾雅祝，八尾誠
• 通讯作者: 木村耕治，宮武至，松田和博，平岡望，梶原行夫，石黒陽太郎，乾雅祝，八尾誠

液体Rbにおけるプラズモン線幅：非弾性X線散乱による研究

液体 Rb 中的等离子线宽：非弹性 X 射线散射研究

• 发表时间: 2014
• 作者: M. Salanne;C. Simon;P. Turq;N. Ohtori;and P.A. Madden;Yuzuru Sato and Kazuhiro Matsumoto;川崎大地，光田暁弘，和田裕文;八柳祐一，羽鳥尹承;木村耕治，松田和博，平岡望，乾雅祝，梶原行夫，八尾誠
• 通讯作者: 木村耕治，松田和博，平岡望，乾雅祝，梶原行夫，八尾誠