| 研究課題/領域番号 |
20H00132
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(A)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
|---|
研究代表者 |
白濱 圭也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70251486)
|
|---|
| 研究分担者 |
永合 祐輔 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (50623435)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)
2022年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2021年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 21,190千円 (直接経費: 16,300千円、間接経費: 4,890千円)
|
|---|
| キーワード | 物性物理 / 低温物理 / 量子流体固体 / 超流動 / 量子相転移 / ヘリウム / 非平衡 / 量子液体固体 / フォノン / 誘電率 / 窒化ホウ素 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
ヘリウム薄膜は「2次元強相関量子多体系」として、トポロジカル超流動、量子液晶、非平衡などの新現象を示しうる。申請者は2次元ヘリウムの性質が「励起にエネルギーギャップをもつ局在固体」と「超流動」間の「量子相転移」という見方―量子相転移描像―で統一的に理解できることを提案している。
本研究ではこの量子相転移描像に基づき、2次元ヘリウムに期待される新奇量子現象を開拓する。具体的には、(1)フォノン照射による非平衡超流動状態の実現、(2)純2次元トポロジカル超流動ヘリウム3の探索、(3)ヘリウム4薄膜における固体と超流動の共存の検証、という3つの新奇量子凝縮相・量子現象の解明に取り組む。
|
| 研究成果の概要 |
固体表面上ヘリウム(He)薄膜は、2次元強相関量子多体系として多様な新奇物理現象を示す研究対象となる。研究代表者らはこの2次元Heの性質が「励起にギャップをもつ局在相」と「ギャップが消失した流体相」の間の「量子相転移」という普遍的描像で統一的に理解できることを明らかにした。この描像を活用して新奇量子現象の開拓と解明に挑戦する。(1)フォノン照射による非平衡超流動、(2)純2次元3He超流動の探索、(3)超流動固体検証の3課題に沿って実験を進め、(1)(2)は研究途上であるが(3)では薄膜が誘電率に異常な挙動を示すことを明らかにし、量子相転移の理解と外場による薄膜の制御可能性に新しい道を拓いた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の学術的背景は、近年の物性物理学の方向性と代表者が進めてきたヘリウム研究の整合性に基づいている。近年、トポロジーに基づく物理学が爆発的に進展しており、これまで一電子描像に留まってきたトポロジカル物質研究が、固体中電子の強相関性を取り込んでさらに発展する可能性がある。また熱平衡下では実現困難な新しい状態を非平衡下で実現する試みも、高温超伝導が観測されるなど新しい段階に入ってきた。2次元ヘリウムはこれらの概念を全て含み、トポロジカル超流動、量子液晶、外場非平衡などの新現象・新概念を示す研究対象となる。本研究は、次世代物性物理の発展に本質的寄与をなすと確信する。
|
