Research Abstract
超高速微小爆発によって合成された超高密度アルミニウムの証拠
惑星や恒星の内部の圧力や温度のような極端に高い圧力と温度では、一般的な物質は圧縮された原子配列と特異な物理的性質を持つ新たな高密度相を形成する。
Evidence of superdense synthesized by ultrafast microexplosion
2011年8月23日 Nature Communications 2 : 445 doi: 10.1038/ncomms1449
惑星や恒星の内部の圧力や温度のような極端に高い圧力と温度では、一般的な物質は圧縮された原子配列と特異な物理的性質を持つ新たな高密度相を形成する。100 GPaより高い圧力と104 Kより高い温度での新しい物質相 (warm dense matter) の合成と研究によって、惑星や恒星の内部の詳しい働きが明らかになり、特異な性質を持つ物質がもたらされるかもしれない。適切な形成条件が見つかれば実現できる可能性がある多くの相が、理論的に予測されている。今回我々は、第一原理理論によって380 GPaより高い圧力で存在すると予測されている、体心立方アルミニウムの超高密度安定相の合成について報告する。この超高密度Al相は、サファイヤ (α-Al2O3) の内部に閉じ込められた超高速レーザー誘起微小爆発の非平衡条件で合成された。閉じ込められた微小爆発によって、高密度の多形体を生成し回収する方策と、warm dense matterの卓上研究のための簡単な方法が得られる。
- スタンフォード大学（米国）
- SLAC国立加速器研究所（米国）
- オーストラリア国立大学
- 静岡大学 若手グローバル研究リーダー育成拠点（電子工学研究所）
- アルゴンヌ国立研究所（米国）
- スウィンバーン工科大学（オーストラリア）
At extreme pressures and temperatures, such as those inside planets and stars, common materials form new dense phases with compacted atomic arrangements and unusual physical properties. The synthesis and study of new phases of matter at pressures above 100 GPa and temperatures above 104 K — warm dense matter — may reveal the functional details of planet and star interiors, and may lead to materials with extraordinary properties. Many phases have been predicted theoretically that may be realized once appropriate formation conditions are found. Here we report the synthesis of a superdense stable phase of body-centredcubic aluminium, predicted by first-principles theories to exist at pressures above 380 GPa. The superdense Al phase was synthesized in the non-equilibrium conditions of an ultrafast laser-induced microexplosion confined inside sapphire (α-Al2O3). Confined microexplosions offer a strategy to create and recover high-density polymorphs, and a simple method for tabletop study of warm dense matter.
