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高周波QCM法によるヘリウム4薄膜超流動の動的コスタリッツ-ザウレス転移の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18740198
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関名古屋大学

研究代表者

檜枝 光憲 (桧枝 光憲)  名古屋大学, 理学研究科, 助教 (30372527)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2007年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2006年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
キーワード物性実験 / 超流動 / 低次元 / KT転移
研究概要

前年度に引き続き、50mK〜1K程度の温度範囲において2次元Au基盤上に吸着したヘリウム4超流動薄膜に対してQCM測定(20〜180MHz)を行い、超流動密度とエネルギー散逸の温度変化と超流動転移の周波数依存を研究した。測定データと動的コスタリッツ-ザウレス(KT)理論との定量的な比較・解析から、180MHzという高周波極限に近い周波数まで動的KT理論で説明されることが分かった。さらに渦対の解離に伴う散逸ピークの温度の周波数依存から、動的KT理論を特徴付ける量子渦の微視的パラメータD/ao^2(D:拡散係数、ao:渦芯直径)の値を10^9〜10^<10>S^<-1>程度と見積もった。Au基盤の実験と過去に行われたマイラーシートのねじれ振り子測定との比較から、量子渦の微視的パラメータD/ao^2の値は強い基盤依存を示すことが分かった。一方で、新規に1次元的に細孔が配列したナノシリカ多孔体SBA-15(細孔直径4.1nm)を付着したQCMの開発に成功し、SBA-15中に吸着したヘリウム4薄膜の吸着状態と超流動転移温度の周波数依存を12-28MHzの範囲で研究した。Au基盤と同様の解析から、エネルギー散逸ピーク温度の周波数依存は動的KT理論とよく一致し、量子渦の微視的パラメータD/ao^2をAu基盤とマイラーシートとの中間の5×10^8s^<-1>程度と見積もった。この強い渦パラメータの基盤依存は、基盤よってはQCM法によって動的KT理論の枠組みを超えた周波数領域での実験の可能性を示唆している。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] QCM measurements 0f superfluid response in 4He films up to 180 MHz2007

    • 著者名/発表者名
      T. Kato, M. Hieda, T. Matsushita, and N. Wada
    • 雑誌名

      J. Low Temp. Phys. 148

      ページ: 827-831

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sliding friction of helium films in the metastable state and its relaxation2007

    • 著者名/発表者名
      N. Hosomi, A. Tanabe, M. Suzuki, and M. Hieda
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 75

      ページ: 64513-15

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superfluid transition of ^4He in porous gold studied with quartz crystal resonator2006

    • 著者名/発表者名
      T.Kato, M.Hieda, K.Wataru, M.Suzuki, T.Matsushita, N.Wada
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings 850

      ページ: 281-281

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 高周波極限近傍における2次元4He薄膜超流動転移2008

    • 著者名/発表者名
      檜枝光憲, 松田健司, 松下琢, 和田信雄
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-25
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic KT Transition up to 180 MHz in 4He Films on Planar Gold2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hieda, K. Matsuda, T. Matsushita, and N. Wada
    • 学会等名
      International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials (PSM2007)
    • 発表場所
      Nagaragawa Convention Center, Gifu, Japan,
    • 年月日
      2007-10-30
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] QCM Measurement of Superfluid 4He Adsorbed on Mesoporous Silica2007

    • 著者名/発表者名
      K Matsuda, M. Hieda, T. Matsushita, N. Wada, T. Suzuki, and K. Kuroda
    • 学会等名
      International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials (PSM2007)
    • 発表場所
      Nagaragawa Convention Center, Gifu, Japan,
    • 年月日
      2007-10-30
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] メソポーラスシリカ薄膜中4He超流動測定のための高感度QCMの開発II2007

    • 著者名/発表者名
      松田健司, 檜枝光憲, 松下琢, 和田信雄, 鈴木崇志, 黒田一幸
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] QCM Study of Dynamic KT Transition in 4He Films on Gold2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hieda, K. Matsuda, T. Matsushita, and N. Wada
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids, QFS2007
    • 発表場所
      Kazan State University, Kazan, Tatarstan, Russia
    • 年月日
      2007-08-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2020-05-15  

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