2009 Fiscal Year Annual Research Report
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17071006
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
和田 信雄 Nagoya University, 大学院・理学研究科, 教授 (90142687)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平島 大 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20208820)
松下 琢 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教 (00283458)
檜枝 光憲 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 講師 (30372527)
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| Keywords | 低温物性 / 物性実験 / ナノ材料 / ボース・アインシュタイン凝縮 / フェルミ縮退 / 超流動 |
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| Research Abstract |
孔径が1.8nm以上の1次元ナノ多孔体FSM中に4He流体ナノチューブを実現し,それらの1次元フォノン状態と超流動性の孔径および4He吸着量依存を明らかにした。その結果,温度フォノン波長が4He流体ナノチューブ円周よりも長くなる1次元フォノン状態において,ねじれ振り子により超流動を観測した。観測した超流動成分は,孔径が2.8nm以上と比較的大きい場合は,2次元の場合に似た温度依存などを示す。一方孔径が小さい場合は,観測される超流動は小さいく,また温度の低下とともに緩やかに増加する特徴をみいだした。孔径が小さい1次元状態でねじれ振り子実験により観測された超流動は,山下・平島らによる理論計算と定性的によい一致を示した。これは,1次元では明らかに超流動の長距離秩序は存在しないが,低温で相関長が長くなり4Heナノチューブの長さに近づいた場合に超流動が観測されると理解できる。
全く同じ4He薄膜で水晶マイクロバランス(QCM)法による超流動の高周波数依存を測定することにより,4He流体薄膜の超流動渦の拡散係数Dや渦芯a0のミクロな性質を調べた。その結果,金基盤や水素コートした基盤上では,拡散係数Dは最大の量子拡散係数を持ち,渦芯直径a0は温度ドブロイ波長と同じ程度であると見積もった。更に3Heを修飾した場合での高周波数依存などの研究を行った。
孔径(1.2nm)と3次元の繋がり周期(1.4nm)が非常に小さい新規3次元ナノ多孔体ZTCでは,吸着4Heの相図を求めて,ボース流体状態の可能性等を調べた。
1次元状態の3He流体の研究は,ナノ細孔壁面を4Heで前もって覆うことでinert層との相互作用が小さいガス状態(気体定数程度の大きな比熱を持つ)の吸着3Heを実現した。孔径がこれまでよりも更に小さいゼロ次元(ケージ直径1.3nm)と1次元ナノ多孔体(孔径1.2nm)においても,新規3Heガス実現した。そしてこれらの3Heクラスターや新奇1次元状態(トンクスガス)の可能性等を調べた。
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