| 研究課題/領域番号 |
20H04464
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分80040:量子ビーム科学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
久間 晋 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (50600045)
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| 研究分担者 |
三浦 伸一 金沢大学, 数物科学系, 教授 (10282865)
中野 祐司 立教大学, 理学部, 准教授 (20586036)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
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| キーワード | ヘリウム液滴 / 超流動 / 水素 / 超流動水素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では水素超流動相を実現するために、温度0.4Kのヘリウム液滴からなる量子液滴ビーム中にナノ水素凝縮体を生成し、微視的スケールでその量子物性に迫る。これまで超流動実現の最大の障壁であった超流動転移温度（< 2 K）での固化、というバルクでは不可避な相転移を抑制するために、ナノサイズ過冷却水素を実現する。液体性および超流動性のナノスケールでの検出には、水素及び内包分子をプローブとするレーザー分光法を用いる。プローブ分子の回転運動に対する微視的応答から超流動性に迫る。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、量子液滴ビームとして知られるヘリウムナノ液滴を用いた微視的スケールでの超流動相探索を目的とした、具体的にはヘリウム液滴中に生成したナノ水素クラスターを対象に、内包分子の回転運動に対する媒質の超流動応答を検出した。実験ではまず水素クラスターの液体性を検証した。さらにレーザー分光法により、少数の水素クラスターに超流動性が存在し、それが内包分子の自由回転運動と慣性モーメントの変化として観測された。またヘリウム液滴ビームの超流動ビームとしての性質を探究するために、液滴内に生成した分子イオンを観測し、それらが孤立イオンと異なり液滴媒質内固有の準安定状態をとることを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で見出した水素クラスターの超流動は、新奇なナノスケール超流動物質として今後更なる解明が期待される大きなステップである。液滴ビームとレーザー分光の手法で観測された微視的な超流動応答は、他の物性測定手法ではアプローチするのが困難な測定量であり、本手法の強力さを示している。分子イオンの準安定状態の観測は、その生成過程にどのようになの超流動環境が寄与するかを解明するための重要な一歩である。
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