Nano-superfluidity study in a qunatum droplet beam

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04464
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 80040:Quantum beam science-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Kuma Susumu 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (50600045)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三浦 伸一 金沢大学, 数物科学系, 教授 (10282865) ; 中野 祐司 立教大学, 理学部, 准教授 (20586036)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ヘリウム液滴 / 超流動 / 水素

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to explore the nanoscale superfluidity using helium droplets as a quantum droplet beam. We found that the nanoscale molecular hydrogen clusters shows the microscopic superfluid properties probed by spectroscopy of embedded molecules inside. Further studies which were performed to characterize the properties of the droplet beam showed that molecular ions produced in the droplets were found in metastable states, which are not the lowest energy states observed in the isolated gas phase.

Free Research Field

量子ナノ科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で見出した水素クラスターの超流動は、新奇なナノスケール超流動物質として今後更なる解明が期待される大きなステップである。液滴ビームとレーザー分光の手法で観測された微視的な超流動応答は、他の物性測定手法ではアプローチするのが困難な測定量であり、本手法の強力さを示している。分子イオンの準安定状態の観測は、その生成過程にどのようになの超流動環境が寄与するかを解明するための重要な一歩である。