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2次元ヘリウムの量子物性

研究課題

研究課題/領域番号 17071002
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

福山 寛  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (00181298)

研究分担者 森下 将史 (森下 將史)  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助教 (90251032)
小形 正男  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (60185501)
連携研究者 小形 正男  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (60185501)
研究期間 (年度) 2005 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
143,200千円 (直接経費: 143,200千円)
2009年度: 15,400千円 (直接経費: 15,400千円)
2008年度: 15,600千円 (直接経費: 15,600千円)
2007年度: 29,000千円 (直接経費: 29,000千円)
2006年度: 64,200千円 (直接経費: 64,200千円)
2005年度: 19,000千円 (直接経費: 19,000千円)
キーワード低温物性 / 量子流体 / フラストレーション / 強相関 / 超流動 / 多体交換相互作用 / フェルミ液体 / 低次元系 / スピン液体 / フェルミ流体
研究概要

2次元強相関フェルミ粒子系のモデル物質である、グラファイト上吸着第2層目のヘリウム3単原子層の熱容量と核磁気共鳴測定を0.1mKに至る超低温度まで行い、その低温量子相図を完成した。その結果、低密度での気-液相転移、フェルミ液体相のスピン揺らぎ効果、フェルミ液体相と低密度整合相の間に零点空格子点相が存在する可能性、低密度整合相でのギャップレススピン液体磁性、高密度非整合固相のフラストレート強磁性など多数の新奇量子相・量子現象が見出された。零点空格子点相では、2次元系にもかかわらずスピン-質量分離が起こり得ることも理論的に分かった。

報告書

(5件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (58件)

すべて 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (41件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (11件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Surface Observation and Magnetization Measurements of Grafoil Substrate2011

    • 著者名/発表者名
      M.Morishita
    • 雑誌名

      J.Low Temp.Phys. 162

      ページ: 638-644

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Thermal Relaxation in ^3He Solid Films on Graphite2010

    • 著者名/発表者名
      M.Morishita
    • 雑誌名

      J.Low Temp.Phys. 158

      ページ: 666-671

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] D.Sato, S.Takayoshi, K.Obata, T.Matsui, H.Fukuyama2010

    • 著者名/発表者名
      Density Variation of the Frustrated Ferromagnetism in 2D Solid ^3He
    • 雑誌名

      J.Low Temp.Phys. 158

      ページ: 544-549

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Determination of the Mosaic Angle Distribution of Grafoil Platelets Using Continuous-Wave NMR Spectra2010

    • 著者名/発表者名
      S.Takayoshi, H.Fukuyama
    • 雑誌名

      J.Low Temp.Phys. 158

      ページ: 672-677

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Evidence for a Self-bound Liquid State and the Commensurate-Incommensurate Coexistence in 2D ^3He on Graphite2010

    • 著者名/発表者名
      D.Sato, D.Tsuji, S.Takayoshi, K.Obata, T.Matsui, H.Fukuyama
    • 雑誌名

      J.Low Temp.Phys. 158

      ページ: 201-206

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Spin-Echo Measurements for an Anomalous Quantum Phase of 2D Helium-32009

    • 著者名/発表者名
      S.Takayoshi, K.Obata, D.Sato, T.Matsui, H.Fukuyama
    • 雑誌名

      J.Phys:Conf.Series 150

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Localized Distributions of Quasi-Two-Dimensional Electronic States near Defects Artificially Created at Graphite Surfaces in Magnetic Fields2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Niimi, H.Kambara, H.Fukuyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 102

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Fermi-Surface Reconstruction in the Periodic Anderson Model2009

    • 著者名/発表者名
      H.Watanabe, M.Ogata
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 78

    • NAID

      110007097863

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Thermodynamic properties of the Heisenberg model on a triangular lattice with two exchange couplings : Application to two-dimensional solid ^3He adsorbed on graphite2009

    • 著者名/発表者名
      T.Koretsune, M.Udagawa, M.Ogata
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 80

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Nagaoka ferromagnetism in large-spin fermionic and bosonic systems2009

    • 著者名/発表者名
      S.Miyashita, M.Ogata, H.D.Raedt
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 80

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Heat Capacity of 3He Solid Films on Graphite in Weak Magnetic Fields2009

    • 著者名/発表者名
      M.Morishita
    • 雑誌名

      J.Phys.:Conf.Series 150

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Heat Capacity of Kagome ^3He Monolayer Film on Graphite2009

    • 著者名/発表者名
      M.Morishita
    • 雑誌名

      J.Phys.:Conf.Series 150

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Phase Diagram of the Triangular t-J Model with Multiple Spin Exchange in the Doped-Mott Region2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Fuseya, M.Ogata
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 78

    • NAID

      110007042121

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] pin-Echo Measurements for an Anomalous Quantum Phase of 2D Helium-32009

    • 著者名/発表者名
      S.Takayoshi, K.Obata, D.Sato, T.Matsui, H.Fukuyama
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 150

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The boiling suppression of liquid nitrogen2009

    • 著者名/発表者名
      S.Takayoshi, W.Kokuyama, H.Fukuyama
    • 雑誌名

      Cryogenics

      巻: 49 ページ: 221-223

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic properties of the Heisenberg model on a triangular lattice with two exchange couplings : Application to two-dimensional solid ^3He adsorbed on graphite2009

    • 著者名/発表者名
      T.Koretsune, M.Udagawa, M.Ogata
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 80

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear Magnetism in Two-Dimensional Solid Helium Three on Graphite2008

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 77

    • NAID

      110006983721

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Heat Transfer between ^3He Solid Films and Graphite in Magnetic Fields2007

    • 著者名/発表者名
      M.Morishita
    • 雑誌名

      J.of Low Temp.Phys. 148

      ページ: 767-771

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Fermi-Surface Reconstruction without Breakdown of Kondo Screening at the Quantum Critical Point2007

    • 著者名/発表者名
      H.Watanabe, M.Ogata
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 99

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Possibility of Gapless Spin Liquid State by One-dimensionalization2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Hayashi, M.Ogata
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 76

    • NAID

      110006273177

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Construction of a versatile ultralow temperature scanning tunneling microscope2007

    • 著者名/発表者名
      H.Kambara, T.Matsui, Y.Niimi, H.Fukuyama
    • 雑誌名

      Rev.Sci.Instrum. 78

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Construction of a versatile ultralow temperature scanning tunneling microscope2007

    • 著者名/発表者名
      H. Kambara
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments 78

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possibility of Gapless Spin Liquid State by One-dimensionalization2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 76

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat Capacity of ^3He Solid Films on Graphite in Magnetic Fields2007

    • 著者名/発表者名
      M. Morishita
    • 雑誌名

      Journal Low Temperature Physics 148

      ページ: 761-765

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic properties of doped Kagome antiferromagnet2007

    • 著者名/発表者名
      T. Koretsune
    • 雑誌名

      J. Mag. Mag. Mater. 310

      ページ: 286-288

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Heat Capacity of Dilute ^3He-^4He Fluid Mixture Monolayer Films on Graphite2006

    • 著者名/発表者名
      M.Morishita
    • 雑誌名

      Proceedings of the 24th International Conference on Journal of Low Temperature Physics (LT24), AIP Conf.Proc.Ser. 850

      ページ: 327-328

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Real-space imaging of alternate localization and extension of quasi-two-dimensional electronic states at graphite surfaces in magnetic fields2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Niimi, H.Kambara, T.Matsui, D.Yoshioka, H.Fukuyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 97

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Characterization of two-dimensional fermionic insulating states2006

    • 著者名/発表者名
      R.Shindou, K-I.Imura, M.Ogata
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 74

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of the electronic local density of states of graphite surfaces near monoatomic step edges2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Niimi, T.Matsui, H.Kambara, K.Tagami, M.Tsukada, H.Fukuyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 73

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of the electronic local density of states of graphite surfaces near monoatomic step edges2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Niimi
    • 雑誌名

      Physical Review B 73

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Real-space imaging of alternate localization and extension of quasi-two-dimensional electronic states at graphite surfaces in magnetic fields2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Niimi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 97

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermal Conductance between 3He Solid Film and Graphite Substrate in Magnetic Field2006

    • 著者名/発表者名
      Masashi Morishita
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings 850

      ページ: 325-326

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Heat Capacity of Dilute 3He-4He Fluid Mixture Monolayer Films on Graphite2006

    • 著者名/発表者名
      Masashi Morishita
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings 850

      ページ: 327-328

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] NMR Measurements on New Quantum Phases in 2D ^3He2006

    • 著者名/発表者名
      S.Murakawa
    • 雑誌名

      Physica B (印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Construction of a Dilution Refrigerator Based Ultra-Low Temperature Scanning Tunneling Microscope2006

    • 著者名/発表者名
      H.Kambara
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45・3B(印刷中)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Interaction of the ground state of quarter-filled one-dimensional strongly correlated electronic system with localized spins2005

    • 著者名/発表者名
      C.Hotta, M.Ogata, H.Fukuyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 95

      ページ: 216402-216402

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Anomalous heat capacities in submonolayer solid 3He films commensurate to graphite substrate2005

    • 著者名/発表者名
      M.Morishita
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.Solids 66

      ページ: 1425-1428

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Pairing correlation functions in the triangular t-J model : d-wave and f-wave superconductivity2005

    • 著者名/発表者名
      T.Koretsune
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

      ページ: 134513-134513

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Variational Monte Carlo studies of a t-J model on an anisotropic triangular lattice2005

    • 著者名/発表者名
      T.Watanabe
    • 雑誌名

      Physica C 426

      ページ: 289-294

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Anomalous heat capacities in submonolayer solid ^3He films commensurate to graphite substrate2005

    • 著者名/発表者名
      M.Morishita
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solid 66

      ページ: 1425-1428

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Heat transfer between ^3He film and graphite substrate2005

    • 著者名/発表者名
      M.Morishita
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solid 66

      ページ: 1429-1431

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Strong correlations and frustrated magnetism in two dimensional helium three2010

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 学会等名
      11th German-Japanese Symposium "New Quantum States and Phenomena in Condensed Matter"
    • 発表場所
      Hiroshima
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Landau Quantization of Dirac and Schrodinger Fermions in Graphene and Graphite Surfaces2009

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 学会等名
      India-Japan Conference on "Graphene"
    • 発表場所
      Bangalore, India
    • 年月日
      2009-11-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Landau Quantization of Dirac and Schrodinger Fermions at Graphene and Graphite Surfaces2009

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 学会等名
      India-Japan Conference on "Graphene"
    • 発表場所
      Bangalore, India
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Evidences for a Self-Condensed Liquid State and the Commensurate-Incommensurate Coexistence in 2D ^3He on Graphite2009

    • 著者名/発表者名
      D.Sato
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2009)
    • 発表場所
      Evanston, USA
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Torsional Oscillator Studies of Non-Classical Rotational Inertia in Two-Dimensional ^4He Solid2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Shibayama
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2009)
    • 発表場所
      Evanston, USA
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] ^3He in Two Dimensions -A strongly correlated Fermion system-2008

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 学会等名
      Frontiers of Low Temperature Physics (ULT2008)
    • 発表場所
      London, UK
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Frustrated magnetism and strong correlation effects in 2D ^3He2008

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 学会等名
      Strong Correlation in Materials and Atom Traps
    • 発表場所
      Trieste, Italy
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] A Possible New Quantum Fluid of Atomic Vacancies2007

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 学会等名
      IOP Condensed Matter and Materials Physics Conference
    • 発表場所
      Leicester, UK
    • 年月日
      2007-04-13
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] Scanning tunneling spectroscopy of thin graphites and their step edges2007

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 学会等名
      Graphene Workshop
    • 発表場所
      Leiden, The Netherlands
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Nuclear Magnetic Orderings and Frustration in BCC ^3He in High Magnetic Fields2005

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 学会等名
      The International Conference on Ultra-Low Temperature Physics (ULT2005)
    • 発表場所
      Gainesville, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Novel Quantum Phases in 2D ^3He Near Localization2005

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 学会等名
      24th International Conference on Low Temperature Physics (LT24)
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考] ホームページ等

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://kelvin.phys.s.u-tokyo.ac.jp/fukuyama_lab/

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考] および本特定領域ホームページ

    • URL

      http://www.superclean-materials.org/

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考] において、日本語と英語の両方で、本研究で得られた研究成果の発表内容、ハイライトなどを紹介した。

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://kelvin.phys.s.u-tokyo.ac.jp/fukuyama_lab/

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://kelvin.phys.s.u-tokyo.ac.jp/fukuyama_lab/

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2018-03-28  

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