ナノ細孔中４Heを用いた１次元特有の動的な超流動応答の実験的解明（国際共同研究強化）

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15KK0154
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 谷口 淳子 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (70377018)
• Project Period (FY): 2016 – 2018
• Keywords: １次元系 / 超流動 / 朝永‐ラッティンジャー液体 / ナノ共振器

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題が対象とする１次元ナノ細孔中超流動は，１次元性により転移温度が特異な周波数依存を示すことが理論的に予想されている．一方，申請者は基課題において，周波数を変えながら超流動を観測する測定手法を開発した．本研究課題ではさらに，１次元性が顕著に現れる細孔軸方向の超流動流のみを検出可能にする新たな超流動計を開発することを目的の一つとしている．
新超流動計の基本構成は，ナノヘルムホルツ共鳴器の開口部に垂直配向性メソポーラス膜を配したものとなる．初年度は，ナノヘルムホルツ共鳴器を用いた研究の実績を有するDavis研究室に８ヶ月滞在し，開発を進めた．滞在期間の前半で，従来の共鳴器の製作方法及び測定手法を学んだ．その後，本研究の目的に合わせ，様々な共振周波数を有し，かつ，垂直配向性メソポーラス膜を貼り付けるための特殊な構造を持つ共鳴器のデザインを行った．滞在先研究室メンバーとの議論・技術協力の結果，300Hzから15ｋHzの範囲にわたって共鳴周波数を持つ１０種類の共鳴器を試作することに成功した．
一方，国内では，周波数可変なねじれ振子に孔径2.8 nmの細孔試料を取り付けて，測定に挑んだが，試料を取り付けたことによりねじれ共振が消失してしまい，超流動の観測には至らなかった．そこで，いったん周波数依存の測定は延期し，超流動の孔径依存の研究を優先することとした．孔径2.5 nm細孔中加圧下液体4Heの超流動応答を調べた結果，孔径2.8 nmに比べ非常に強く抑制されることが明らかとなった．
来年度は，これらの共鳴器に垂直配向性メソポーラス膜をつける手法の開発，測定系の整備を行い，軸方向の超流動成分の測定を開始したいと考えている．そして，近い孔径を有するナノ多孔体試料を用いたねじれ振子の結果との比較により，細孔軸方向と方位角方向での超流動成分の違いを実験的に明らかにしていきたいと考えている．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究に使うナノヘルムホルツ共鳴器は，メソポーラス膜をつけるために，従来Davis研究室で作られてきた共鳴器から大幅にデザインを変更する必要があった．それにもかかわらず，限られた滞在期間中に，幅広い周波数領域に対応する共鳴器の試作まで到達できたことから，おおむね順調に進展していると考えられる．

Strategy for Future Research Activity

来年度は，試作した共鳴器の超流動計における感度を評価し，必要に応じて改良を加える．また，垂直配向性メソポーラス膜を共鳴器に取り付ける手法の開発を平行して進める．測定を行える段階に達すると，超流動計をより多く必要になることが予想される．共同研究者との連携をさらに強化するのと同時に，日本でも可能な工程に関しては，国内の微細加工ナノプラットフォームコンソーシアムを利用なども模索し，効率的な超流動計の製作及び測定を進めていきたい．