| 研究課題/領域番号 |
20K03839
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 足利大学 |
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研究代表者 |
高橋 大輔 足利大学, 工学部, 教授 (80415215)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 量子固体 / 転位 / 低温技術 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固体ヘリウム4の転位運動およびそれに伴う剛性変化のメカニズムは転位論の古典動力学理論（Granato-Luckeの理論）と量子固体特有の原子多体交換の相互作用で説明されてきた。しかし，申請者らの研究から，固体中の転位（トポロジカル欠陥）の動的性質に関しては，清浄固体内であっても未だに十分な理解がなされていないといえる。
本研究では，単結自由な状態にした状態で圧縮応力を系統的に加え，せん断弾性率を測定する。これにより，すべり面以外の方向に対する転位の運動および自由度を議論し，量子固体中の転位運動とそのダイナミクスについて明らかにする研究である。
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| 研究成果の概要 |
量子固体である固体ヘリウム4は，同位体であるヘリウム3のみを不純物として含む究極の清浄固体であり，固体中のトポロジカル欠陥である転位の動的性質を明らかにする点において最良の試験体となる。本研究では，固体ヘリウム4の古典的物性量であるせん断弾性率の温度変化の要因となる転位の動的性質について，弾性率変化に繊細な応答を示す二重振り子内に充填した固体ヘリウム4の弾性変化を測定することで検証を行い，既存の転位論では説明が難しい弾性率変化を観測した。本結果は，転位運動における新奇動的性質が存在する可能性を示唆する。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
トポロジカル欠陥としての転位の動的性質は結晶・非結晶体の多くで相転移を含めマクロな物性変化の核心的駆動体となる可能性が示唆されているが，他の系においては転位以外の要因を適切に取り除くことが困難である。一方，固体ヘリウム4は素性の知れた同位体としての不純物のみを考慮することで，転位の動的性質を議論することが可能となる。本研究で明らかになった固体ヘリウム4の新奇な転位ダイナミクス存在の可能性は既存の転位論の深化へ大きく寄与すると考えられる。
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