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ポメランチューク冷凍法による超低温技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K18747
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 物性物理およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

山下 穣  東京大学, 物性研究所, 准教授 (10464207)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード超低温 / 強相関電子物性 / 強相関電子系
研究成果の概要

本研究は市販の希釈冷凍機で到達可能な温度より低温の超低温領域(~1mK)まで強相関電子系研究を拡張するための技術開発と物性測定を目的とした研究である。本研究によって小型ポメランチューク冷却セルが完成し、そのテスト運転を行った。いくつかの問題から最低温度の確認には至らなかったが、これらの問題を克服するめどが立ったことで超低温における物性測定を加速させるという当初の目的をほぼ達成することができた。加えて、CeCoIn5における超低温測定からこれまでの温度領域では観測できなかった秩序相が観測できた。この結果により、超低温領域における物性測定を様々な物質に応用できる礎ができたと考えている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

科学研究においてより低温までの研究を行う事は熱揺らぎに隠れていた物質の本質的性質を明らかにするためには必須である。市販の冷凍機で達成可能な温度より低温の超低温領域(~1 mK)での実験には様々な実験的困難があってこれまでほとんど行われてこなかったが、本研究成果はより簡易な方法で超低温を実現するものであり、この温度領域における研究の進展を加速させる結果である。さらに、超低温までのNMR測定からこれまで観測できなかった信号を得ることができ、様々な物質における超低温測定につながる成果である。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Anomalous suppression in the de Haas-van Alphen oscillations of CeCoIn5 at ultra-low temperatures2018

    • 著者名/発表者名
      H. Shishido, S. Yamada, K. Sugii, M. Shimozawa, Y. Yanase, and M. Yamashita
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 120 号: 17 ページ: 177201-177201

    • DOI

      10.1103/physrevlett.120.177201

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unusual thermal Hall effect in a Kitaev spin liquid candidate α-RuCl32018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kasahara, K. Sugii, T. Ohnishi, M. Shimozawa, M. Yamashita, N. Kurita, H. Tanaka, J. Nasu, Y. Motome, T. Shibauchi, and Y. Matsuda
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 120 号: 21 ページ: 217205-217205

    • DOI

      10.1103/physrevlett.120.217205

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Thermal Hall Conductivity of a Kagome Antiferromagnet2018

    • 著者名/発表者名
      Doki Hayato、Akazawa Masatoshi、Lee Hyun-Yong、Han Jung Hoon、Sugii Kaori、Shimozawa Masaaki、Kawashima Naoki、Oda Migaku、Yoshida Hiroyuki、Yamashita Minoru
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 121 号: 9 ページ: 097203-097203

    • DOI

      10.1103/physrevlett.121.097203

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum-disordered state of magnetic and electric dipoles in an organic Mott system2017

    • 著者名/発表者名
      Shimozawa M.、Hashimoto K.、Ueda A.、Suzuki Y.、Sugii K.、Yamada S.、Imai Y.、Kobayashi R.、Itoh K.、Iguchi S.、Naka M.、Ishihara S.、Mori H.、Sasaki T.、Yamashita M.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01849-x

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermal Hall Effect in a Phonon-Glass Ba3CuSb2O92017

    • 著者名/発表者名
      Sugii K.、Shimozawa M.、Watanabe D.、Suzuki Y.、Halim M.、Kimata M.、Matsumoto Y.、Nakatsuji S.、Yamashita M.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 118 号: 14 ページ: 145902-145902

    • DOI

      10.1103/physrevlett.118.145902

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 格子振動による熱ホール効果2017

    • 著者名/発表者名
      杉井かおり、山下穣
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 52 ページ: 783-783

    • NAID

      40021422480

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Spin Thermal Hall Conductivity of a Kagome Antiferromagnet2019

    • 著者名/発表者名
      Minoru Yamashita
    • 学会等名
      APCTP-KIAS Quantum Materials Symposium 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin Thermal Hall Conductivity of a Kagome Antiferromagnet2019

    • 著者名/発表者名
      Minoru Yamashita
    • 学会等名
      Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Universal thermal Hall conductivity of a kagome antiferromagnet2018

    • 著者名/発表者名
      Minoru Yamashita
    • 学会等名
      Novel Phenomena in Quantum Materials driven by Multipoles and Topology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CeCoIn5における超低温下NMR測定 III2018

    • 著者名/発表者名
      山下穣
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] dHvA measurements of CeCoIn5 at ultra-low temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      山下穣
    • 学会等名
      SCES2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Spin Liquids as New Quantum States of Matter2017

    • 著者名/発表者名
      山下穣
    • 学会等名
      錯体科学第67回討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermal-Hall effects in insulators2017

    • 著者名/発表者名
      山下穣
    • 学会等名
      Frontiers in Strongly Correlated Electron System
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 物性研プレスリリース:格子振動による熱流が磁場で曲がることを発見

    • URL

      http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/issp_wms/DATA/OPTION/release20170322.pdf

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 物性研プレスリリース:電子とプロトンの連動による新しい量子液体状態の発見

    • URL

      http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=3482

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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