| Project/Area Number |
22K18681
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 磁化測定 / 希釈冷凍機温度 / 熱力学量 / メンブレン / ファラデー力 / 表面センサー / 磁場勾配 / 微小試料 / キャパシタンス測定 / 微小単結晶 / 磁気トルク |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、希釈冷凍機温度までの極低温領域での、数十マイクログラム級の微小単結晶試料の磁化の精密測定を可能にする装置を開発することを目的とする。近年、絶対零度付近での物性測定がますます重要となっているが、大きな単結晶試料が得られない物質も多い。そこで、現在極低温領域の磁化率測定手法として最も信頼性の高い、グラジエント型超伝導マグネットを用いたキャパシタンス法によるファラデー力測定を改良し、最近市販が始まったメンブレン型表面応力センサーと組み合わせ、微小単結晶試料での磁化測定を実現する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, recent micro-electromechanical system (MEMS) device technology is combined with the established Faraday force measurement method to develop a new cryogenic magnetization precision measurement system in micro-sized single-crystal samples. Using a membrane-type surface sensor, we measure the Faraday force generated by magnetization when a magnetic field gradient is applied, by converting the capacitance measurement into the amount of displacement of the membrane. The operation check at room temperature exceeded expectations, but at low temperatures, the gold deposited to form the capacitor caused the membrane to become rigid at low temperatures, revealing points for improvement for the future. In parallel, we developed a high-resolution specific heat measurement system for cryogenic temperatures by combining a dilution refrigerator and a two-axis rotating mechanism, which was fully successful.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
近年、凝縮系物理学分野において、量子相転移やトポロジカル相転移など、絶対零度における物性に関する物理が大きな注目を浴びており、極低温領域における精密物性測定がますます重要となっている。新奇物性を示す可能性のある物質を調べる上で、十分に大きな純良単結晶試料を得ることが困難な場合が往々にしてあり、微小単結晶での精密物性測定の需要は非常に大きい。本研究で開発を目指した極低温領域における磁化や比熱な度の熱力学量の精密測定が微小試料で可能となれば、より広い物質を対象とした極低温熱力学量測定が可能となり、様々な電子相の基底状態の理解が格段に進歩することが期待される。
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