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Search for Angular Momentum in a Topological Superfluid

Publicly Offered Research

Project AreaFrontiers of materials science spun from topology
Project/Area Number 16H00994
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

白濱 圭也  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70251486)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords低温物性 / 超流動 / トポロジー物質科学 / トポロジカル超流動 / 微細加工 / ヘリウム3
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、トポロジカル超流動体である擬2次元超流動ヘリウム3-A相薄膜に期待されるカイラルエッジ流もしくは巨視的軌道角運動量を実験的に検証し、トポロジー物質科学の発展に資することを目的とする。2次元ヘリウム3-A相薄膜は時間反転対称性が破れたカイラル超流動体であり、その縁にマヨラナ束縛状態が存在し、マヨラナ粒子の寄与を持つカイラルエッジ質量流が流れることが、本研究連携研究者の堤らによって理論的に予言されてきた。本研究では、膜厚1μmの擬2次元A相薄膜にオーダーhN/2(hはディラック定数、N/2はヘリウム3試料中クーパーペアの数)で生じうるカイラルエッジ流の直接観測をめざす。これを観測するために、超精密マイクロ機械加工で作成された円盤状空間を持つねじれ振動子に生じるカイラルエッジ流由来のトルクを、超伝導SQUIDを利用した微小変位測定装置で観測することを試みる。
平成29年度は、まず前年度に引き続いて実験装置の準備を進めた。前年度に問題となった円盤状空間の酸化の問題は新たに円盤容器を製作して真空保存することで解決した。その後ねじれ振動子全体のアセンブルを完了した。
SQUID変位検出系以外の準備が完了したので、超流動ヘリウム4を用いた予備的測定を試みた。しかしねじれ振動用ワイヤーの張力が高すぎたため、冷却における熱収縮によりワイヤーが破損する事故があり、その修復に数ヶ月を要した。現在、熱収縮の問題を解決して予備的実験を進めている。これを完了後、SQUID変位計を準備して超流動ヘリウム3を用いた測定を試みる予定である。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] A Compact Rotating 1K Cryostat for Helium 4 Studies2016

    • Author(s)
      Takahiko Makiuchi, Satoshi Murakawa, Keiya Shirahama
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics

      Volume: Online Issue: 5-6 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1007/s10909-016-1709-3

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Quantum phase transition of thin helium films probed by elastic measurement2018

    • Author(s)
      白濱 圭也
    • Organizer
      The International Workshop on Electrons and Ions in Quantum Fluids and Solids
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Toward the direct observation of chiral edge mass current in quasi-2D 3He-A2018

    • Author(s)
      白濱 圭也
    • Organizer
      The International Workshop on Electrons and Ions in Quantum Fluids and Solids
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microfabrication of multiple slit structures for studies of topological superfluid 3He2018

    • Author(s)
      白濱 圭也
    • Organizer
      The International Workshop on Electrons and Ions in Quantum Fluids and Solids
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nanomechanical Resonator based on Carbon Nanotube for Study of Superfluid He2018

    • Author(s)
      白濱 圭也
    • Organizer
      The International Workshop on Electrons and Ions in Quantum Fluids and Solids
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バルク液体4Heの横音響インピーダンス測定2017

    • Author(s)
      檜枝光憲, 立木智也, 高橋大輔, 白濱圭也, 奥田雄一, 河野公俊, 松下琢, 和田信雄
    • Organizer
      日本物理学会第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 多孔質ガラスに吸着したネオン薄膜の弾性測定2017

    • Author(s)
      巻内崇彦, 山下勝之, 互井通裕, 永合祐輔, 高橋大輔, 白濱圭也
    • Organizer
      日本物理学会第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] QCM測定における2次元およびバルク4Heの回転効果2017

    • Author(s)
      檜枝光憲, 滝沢亮人, 立木智也, 高橋大輔, 白濱圭也, 奥田雄一, 河野公俊, 松下琢, 和田信雄
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 超流動流れ場検出のための架橋ナノワイヤー共振器の開発2017

    • Author(s)
      永合祐輔, 田中悠, 高木将, 谷川俊太郎, 大里啓孝, 津谷大樹, 牧英之, 村川智, 白濱圭也
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘリウム薄膜の局在非局在転移における臨界現象2017

    • Author(s)
      巻内崇彦, 互井通裕, 永合祐輔, 白濱圭也
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Gapped bosonic and fermionic insulators of helium films2017

    • Author(s)
      Takahiko Makiuchi, Michihiro Tagai, Yusuke Nago, Keiya Shirahama
    • Organizer
      International Conference on Ultra Low Temperature Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nanomechanical Resonator based on Carbon Nanotube for Study of Superfluid He2017

    • Author(s)
      Y. Nago, Y. Tanaka, T. Takagi, S. Tanigawa, H. Osato, D. Tsuya, H. Maki, S. Murakawa, K. Shirahama
    • Organizer
      International Conference on Ultra Low Temperature Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microfabrication of Multi-Slit Structures for Studies of Topological Properties of Quasi-2 Dimensional Superfluid 3He2017

    • Author(s)
      T. Tani, R. Wada, K. Kaiya, S. Murakawa, Y. Nago, Y. Mita, K. Shirahama
    • Organizer
      28th International Conference on Low Temperature Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Flow Properties of Superfluid 4He in Nanoporous Media Probed by Helmholtz Resonator2017

    • Author(s)
      T. Tani, R. Wada, S. Murakawa, Y. Nago, K. Shirahama
    • Organizer
      28th International Conference on Low Temperature Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stiffening of the gapped helium insulator2017

    • Author(s)
      T. Makiuchi, M. Takai, Y. Nago, K. Shirahama
    • Organizer
      28th International Conference on Low Temperature Physics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of Superfluid 3He using Micro- and Nanofabrication2016

    • Author(s)
      Keiya Shirahama
    • Organizer
      第7回トポロジー連携研究会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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