阪大,ダイヤの高速変形過程での光学定数を解明

著者: higa

大阪大学の研究グループは,大阪大学レーザー科学研究所の大型レーザー装置激光XII号を用いた動的超高圧実験により,高速に大きく変形する際のダイヤモンドをリアルタイムに直接観察することで,その光学特性を世界で初めて明らかにした(ニュースリリース)。

ダイヤモンドは極めて高い硬度のみならず,高い透過率や屈折率などユニークな光学的特性を有することが知られている。物質材料科学や地球惑星科学,レーザー核融合工学などの分野横断的科学の最先端において,ダイヤモンドが広く利用されているが,必要不可欠な動的超高圧下の光学特性は十分に理解されていなかった。

研究グループは高強度パルスレーザーを用いた動的超高圧実験で,結晶状態のダイヤモンドを数ナノ秒の非常に短い時間に圧縮して光のドップラー効果を利用した独自の観測システムによって,圧縮状態を決定しながら透過率および屈折率の測定をリアルタイムで行なうことに成功した。

その結果,ダイヤモンドはおよそ90万気圧の圧力域までは初期の透過率から変化がないこと,90万気圧から170万気圧の圧力域では有意な変化が現れはじめ,170万気圧を超える圧力域ではほぼ完全に不透明となることが明らかとなった。

また,透明な170万気圧までの圧力域では,これまでの静的圧縮下の結果に反して,圧力の上昇に伴ってダイヤモンドの屈折率が上昇することもわかった。

極限的な静的超高圧を生成するためのツールのひとつとして,ダイヤモンドアンビルセルがよく知られている。近年,このダイヤモンドアンビルセルと高強度パルスレーザー駆動の動的超高圧を組み合わせた実験が各国で進められている。

今回の成果は,ダイヤモンドアンビル内部で起こる動的超高圧現象を直接観察する上で必要不可欠な基礎的物性を提供するという。また,セラミックス材料あるいは高硬度材料のパルスレーザーによるプロセスや加工を正確に理解し,シミュレートするための貴重な知見としている。

キーワード:

関連記事

  • 東大,球形のナノダイヤモンドを低温・低圧下で合成

    東京大学の研究グループは,原子分解能透過電子顕微鏡を用いて,ダイヤモンド骨格であるアダマンタン(Ad)の結晶に電子線照射することで,ナノサイズの球形のダイヤモンドを合成することに成功した(ニュースリリース)。 ダイヤモン…

    2025.09.12
  • 京大ら,背景光子がほぼ無いナノダイヤモンドを開発

    京都大学,千歳科学技術大学,量子科学技術研究開発機構は,Snイオンをナノダイヤモンドに注入し熱処理を施すことで,ノイズとなる背景光子の発生がほとんど無い,単一 SnV中心を内包するナノダイヤモンドの開発に成功した(ニュー…

    2025.08.19
  • 愛媛大ら,蛍光X線ホログラフィーを高圧下で測定

    愛媛大学,広島大学,名古屋工業大学,広島市立大学は,蛍光X線ホログラフィーの13.3GPaまでの高圧下測定に初めて成功した(ニュースリリース)。 蛍光X線ホログラフィーは特定元素周りの3次元の原子配置を可視化できる優れた…

    2025.07.29
  • 北大ら,人工ダイヤが極低温で軟らかくなる現象発見

    北海道大学,独ドレスデン強磁場研究所・ドレスデン工科大学,京都大学,新潟大学は,人工ダイヤモンドが極低温で軟らかくなる新現象を発見した(ニュースリリース)。 欠陥や不純物の少ない人工ダイヤモンドは,宝飾用用途や機械分野へ…

    2025.06.24
  • EDP,ダイヤモンド1インチ単結晶ウエハーを発売

    イーディーピーは,ダイヤモンド1インチ単結晶ウエハーの発売を4月24日より開始した(ニュースリリース)。 同社は大型のダイヤモンド単結晶を製作しており,種結晶や基板,光学部品などの分野に適用してきており,今年2月には,3…

    2025.05.07
  • Orbray,最大の双晶のない単結晶ダイヤ基板開発

    Orbray,最大の双晶のない単結晶ダイヤ基板開発

    Orbrayは,世界最大となる20mm×20mmサイズの双晶のない(111)単結晶ダイヤモンド自立基板の生産技術を開発した(ニュースリリース)。 ダイヤモンド半導体は,その優れた特性から様々な応用に向けたデバイス開発が進…

    2025.03.10
  • 【解説】ダイヤ+レーザーが地球深部を再現する

    ダイヤモンドは宝石として最高峰にあるが,科学分野においても重要な物質で,様々な応用がされている。例えば量子分野では,ダイヤモンド中に形成される窒素(N)と空孔(V)からなる格子欠陥「NVセンター」を,個体量子センサーや量…

    2025.03.06
  • 東大ら,光技術で高圧下の鉄ーヘリウム化合物に知見

    東京大学と台湾国立中央大学は,高圧下でヘリウムが鉄と化合物を作ることを発見し,鉄-ヘリウム化合物の結晶構造,磁性,結合状態などを明らかにした(ニュースリリース)。 ヘリウムの同位体比は,地球深部に存在する始原的物質のトレ…

    2025.03.05

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア