2013 Fiscal Year Research-status Report
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23540416
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
小久保 伸人 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (80372340)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡安 悟 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究員 (50354824)
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| Keywords | 微小超伝導体 / 磁束量子渦 / 走査SQUID顕微鏡 / アモルファス超伝導膜 / メゾスコピック性 |
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| Research Abstract |
平成２５年度は、当初の計画どおり、アモルファスMoGe超伝導薄膜を三角形状に微細加工し、得られた試料の評価として、走査ＳＱＵＩＤ磁気顕微鏡を用いた量子渦配列の直接観測実験を行った。印加する磁場の大きさを調整しながら三角形状の微小超伝導体に現れる量子渦の数（渦度Ｌ）を調べた結果、正方形試料と同様に、渦度が印加磁場に対して階段状に増加する微小超伝導体に特有な性質（メゾスコピック性）を見出すことができた。得られた量子渦配列は三角形試料の対称性を強く反映した独特な構造を組み、特に誘起された量子渦の数がＬ＝ ３, ６, １０及びＬ ＝ １，４ の条件を満たすとき、試料の幾何学的対称性と一致するつり合った渦配列が現れた。一方、それら以外の量子渦数で得られた渦配列は、上記のつり合い配列のいずれか一つのパターンに一列の渦鎖を付け加えた配列構造で整理できることが分かった。印加磁場に対する渦配列の成長過程をまとめると、これまで円形試料や正方形試料で見出してきた「シェル」と呼ばれる渦配列の閉殻構造が適用できないことも分かった。
さらに、反量子渦を見出す新たな試みにも取り組んだ。先行する理論的な考察で得られた提案に従い、４個の小穴を正方形状の微小超伝導体に微細加工し、量子渦配列を可視化する実験を行った。理論的な予想に反し、印加した磁場が全て小穴に侵入し、微小超伝導体に量子渦を誘起できず、期待される反渦配列を得ることができなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２５年度は、当初の計画通り、三角形状に整えた微小超伝導体の作製及び走査ＳＱＵＩＤ磁気顕微鏡を用いた量子渦配列の可視化実験を実施した。三角形試料の対称性を反映した独特な渦配列構造や微小試料に特有な量子渦数と印加磁場の関係（メゾスコピック性）を見出すなど、微小超伝導体の量子渦状態の理解につながる研究成果を得ることができた。得られた実験結果をさらに確実なものとするため、再現性を確認する追加実験を予定していたが、国内のヘリウムガスの供給不足により実験に必要な寒剤である液体ヘリウムを購入できず、実施できなかった。補助事業期間を延長し、来年度に実施する予定である。以上の理由により、本研究の達成度は“おおむね順調に進展している” と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
三角形の微小超伝導体で得られた実験結果の妥当性と再現性を確認する実験を行う。正三角形状と二等辺三角形状に加工した微小超伝導体試料を複数用意し、これらに現れる量子渦配列を走査ＳＱＵＩＤ磁気顕微鏡による可視化実験で調べる。計算機シミュレーションの結果で議論となっている“不つり合い”条件下の渦配列に着目しながら、印加磁場の増加に対する渦配列の成長過程を詳細に調べる。平成２６年度の研究費は走査ＳＱＵＩＤ磁気顕微鏡実験の実施に必要な液体ヘリウムの購入費用に充てる予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成２５年度に走査ＳＱＵＩＤ磁気顕微鏡を用いて三角形状の微小超伝導体における量子渦観察の追加実験を日本原子力研究開発機構にて行う予定であったが、国内のヘリウムガスの供給不足により、実験に必要な寒剤である液体ヘリウムを購入できず実施できなかった。供給状況の改善が期待される次年度に行うこととしたため、未使用額が生じた。
このため走査ＳＱＵＩＤ磁気顕微鏡を用いた微小超伝導体の量子渦観察の追加実験を次年度に行うこととし、未使用額をその経費に充てる。
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