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高周波QCM法によるヘリウム4薄膜超流動の動的コスタリッツ-ザウレス転移の研究

Research Project

Project/Area Number 18740198
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

檜枝 光憲 (桧枝 光憲)  Nagoya University, 理学研究科, 助教 (30372527)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2007: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Keywords物性実験 / 超流動 / 低次元 / KT転移
Research Abstract

前年度に引き続き、50mK〜1K程度の温度範囲において2次元Au基盤上に吸着したヘリウム4超流動薄膜に対してQCM測定(20〜180MHz)を行い、超流動密度とエネルギー散逸の温度変化と超流動転移の周波数依存を研究した。測定データと動的コスタリッツ-ザウレス(KT)理論との定量的な比較・解析から、180MHzという高周波極限に近い周波数まで動的KT理論で説明されることが分かった。さらに渦対の解離に伴う散逸ピークの温度の周波数依存から、動的KT理論を特徴付ける量子渦の微視的パラメータD/ao^2(D:拡散係数、ao:渦芯直径)の値を10^9〜10^<10>S^<-1>程度と見積もった。Au基盤の実験と過去に行われたマイラーシートのねじれ振り子測定との比較から、量子渦の微視的パラメータD/ao^2の値は強い基盤依存を示すことが分かった。一方で、新規に1次元的に細孔が配列したナノシリカ多孔体SBA-15(細孔直径4.1nm)を付着したQCMの開発に成功し、SBA-15中に吸着したヘリウム4薄膜の吸着状態と超流動転移温度の周波数依存を12-28MHzの範囲で研究した。Au基盤と同様の解析から、エネルギー散逸ピーク温度の周波数依存は動的KT理論とよく一致し、量子渦の微視的パラメータD/ao^2をAu基盤とマイラーシートとの中間の5×10^8s^<-1>程度と見積もった。この強い渦パラメータの基盤依存は、基盤よってはQCM法によって動的KT理論の枠組みを超えた周波数領域での実験の可能性を示唆している。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] QCM measurements 0f superfluid response in 4He films up to 180 MHz2007

    • Author(s)
      T. Kato, M. Hieda, T. Matsushita, and N. Wada
    • Journal Title

      J. Low Temp. Phys. 148

      Pages: 827-831

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sliding friction of helium films in the metastable state and its relaxation2007

    • Author(s)
      N. Hosomi, A. Tanabe, M. Suzuki, and M. Hieda
    • Journal Title

      Phys. Rev. B 75

      Pages: 64513-15

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Superfluid transition of ^4He in porous gold studied with quartz crystal resonator2006

    • Author(s)
      T.Kato, M.Hieda, K.Wataru, M.Suzuki, T.Matsushita, N.Wada
    • Journal Title

      AIP Conference Proceedings 850

      Pages: 281-281

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 高周波極限近傍における2次元4He薄膜超流動転移2008

    • Author(s)
      檜枝光憲, 松田健司, 松下琢, 和田信雄
    • Organizer
      日本物理学会第63回年次大会
    • Place of Presentation
      近畿大学
    • Year and Date
      2008-03-25
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamic KT Transition up to 180 MHz in 4He Films on Planar Gold2007

    • Author(s)
      M. Hieda, K. Matsuda, T. Matsushita, and N. Wada
    • Organizer
      International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials (PSM2007)
    • Place of Presentation
      Nagaragawa Convention Center, Gifu, Japan,
    • Year and Date
      2007-10-30
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] QCM Measurement of Superfluid 4He Adsorbed on Mesoporous Silica2007

    • Author(s)
      K Matsuda, M. Hieda, T. Matsushita, N. Wada, T. Suzuki, and K. Kuroda
    • Organizer
      International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials (PSM2007)
    • Place of Presentation
      Nagaragawa Convention Center, Gifu, Japan,
    • Year and Date
      2007-10-30
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] メソポーラスシリカ薄膜中4He超流動測定のための高感度QCMの開発II2007

    • Author(s)
      松田健司, 檜枝光憲, 松下琢, 和田信雄, 鈴木崇志, 黒田一幸
    • Organizer
      日本物理学会第62回年次大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2007-09-22
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] QCM Study of Dynamic KT Transition in 4He Films on Gold2007

    • Author(s)
      M. Hieda, K. Matsuda, T. Matsushita, and N. Wada
    • Organizer
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids, QFS2007
    • Place of Presentation
      Kazan State University, Kazan, Tatarstan, Russia
    • Year and Date
      2007-08-02
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2020-05-15  

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