| 研究課題/領域番号 |
20J12304
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
宇佐美 潤 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 超流動液晶 / 量子液晶 / 超流動 / ヘリウム / 超固体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヘリウム原子は低温でグラファイト基板に単原子層ずつ吸着され、2次元系と見なすことができる。吸着粒子密度の増加とともに、気体、液体、液晶、固体と相が変化することが知られているとともに、超流動性も観測されている。超流動が液晶や固体でも実現するのではないかと期待されているが、現在のところその存在は明らかになっていない。本研究では、まず超流動性と相の同時測定でその存在を明らかにする。さらに(1)熱輸送特性で超流動性、(2)散乱実験で液晶や固体の性質、の２つの側面について詳しく研究し、超流動液晶あるいは超流動固体の性質、物理を探る。
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| 研究実績の概要 |
昨年度までに、広い温度範囲で測定したねじれ振り子の詳細の解析と比熱の同時測定により、液相と固相の中間に存在する相で超流動性と弾性増加を同時に示すことを見出した。そこで、計画していた熱伝導度測定を変更し、より詳細に相、超流動、弾性の密度依存性を調べるため、今年度も比熱とねじれ振り子の追加測定を実施した。その結果、液相と中間相の共存相に入ると同時に、超流動は急速に減少し、また弾性がステップ的に増加することがわかった。さらに中間相においても超流動信号は維持し、固相に入ると測定感度の範囲で超流動信号が０になることがわかった。また、観測された特異な温度、密度依存性がJosephson弱結合モデルを用いて説明できることがわかった。今回初めて見出した、超流動と弾性増加が共存する新奇相は、空間秩序によって弾性が増加していれば近年電子系などで注目される量子液晶相であり、それ自身も、また他の量子液晶との関連も興味深い。
計画していた通り、今年度はさらにSPring-8において、高輝度光科学研究センターの田尻寛男主幹研究員、兵庫県立大学の山口明准教授らのグループとともにX線散乱、回折による低温でのグラファイト上単原子層ヘリウムの構造解析の装置作製、測定を行った。透過率の高い硬 X 線を用いることで発熱を抑えることができる。GM冷凍機と、液体ヘリウムの蒸発冷却を用いた冷却システムの開発・改良、回折実験に有効である、単結晶サイズが大きくモザイク角が小さなグラファイト基板の評価・選定、単原子層ヘリウム膜を作成するための関連装置の設計・製作を実施した。実際に1.4 KでCTR散乱実験を行い、ヘリウム吸着密度に依存する散乱強度変化を観測することに成功した。今後、今回見出したモザイク性の小さなグラファイト基板を用いて、透過型X線回折実験を行うことで、面内構造解析が可能である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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