Magnetism and Superfluidity in Charge-Neutral Fermi Particles in Two Dimensions
| Project/Area Number |
15H03684
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Condensed matter physics II
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
FUKUYAMA Hiroshi 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00181298)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村川 智 東京大学, 低温センター, 准教授 (90432004)
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| Research Collaborator |
NAKAMURA Sachiko
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
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| Keywords | 量子スピン液体 / 量子液晶 / 2次元フェルミ系 / 異方的超流動 / 単原子層 / マヨラナ粒子 / 固体ヘリウム |
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| Outline of Final Research Achievements |
By measuring specific heat of helium 3 (3He: nuclear spin 1/2) monolayers physisorbed on graphite surfaces down to millikelvin temperatures, we obtained the following new results: (1) There exists quantum liquid crystal in between quantum solid and quantum liquid. The possible structure of the quantum liquid crystal state in 3He monolayers is quantum hexatic phase. The quantum liquid crystallinity would result in the emergence of the known gapless quantum spin liquid (QSL) state in this system. (2) A new 3He commensurate phase was discovered in 3He monolayer on graphite preplated with a bilayer of HD, where a new class of QSL state with curious fractional powers of temperature dependences of specific heat and magnetic susceptibility is realized.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
多数のヘリウム3原子を固体表面ごく近傍の2次元空間に閉じ込めて超低温に冷却すると、これまで知られていないさまざまな集団的な振る舞いを見せる。本研究では、絶対零度でも一定の流動性と結晶性を併せもつ「量子液晶」という物質相が存在すること、それが他のさまざまな物質系で議論されている「量子スピン液体」という新しい磁性状態の要因である可能性を示した。また、固体表面の周期的な吸着ポテンシャルの中で、ヘリウム3原子が規則的に並ぶ相が見つかり、そこではまた全く異なる量子スピン液体状態が実現していることも見出した。これらの新奇磁性は量子計算機の新しい基礎原理にもつながる。
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Report
(4 results)
Research Products
(33 results)
