| 研究課題/領域番号 |
21K18607
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
白濱 圭也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70251486)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 物性物理 / スピントロニクス / 低温物性 / 量子流体固体 / ヘリウム / ヘリウム3 / スピン流 / 白金 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、液体ヘリウムにおけるスピントロニクスの開拓を目指し、新しい実験手法を開拓する。液体3Heは核スピン1/2を持ち、常流動と超流動状態の両方でスピン流を生じる。白金容器壁に沿って3Heを流すと、速度勾配で生じる渦度が核スピン流に変換される。このスピン流が白金壁に浸入して生じるスピンホール電流の観測を試みる。これはヘリウムの流れを電気的に検出する挑戦的な試みである。またスピンのない4Heに3Heを混合した系でも、スピン流や強磁性渦の検証を試みる。将来はこの逆過程、すなわちスピンホール電流から核スピン流への変換を実証することで、超流動体の電気的制御の実現と、量子情報技術への応用を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、核スピン1/2を有する液体ヘリウム3と固体中電子の結合系を創成し、ヘリウムスピントロニクスという新分野の開拓を目指すものである。白金の容器壁に沿って液体ヘリウム3を流すと、速度勾配による渦度が核スピン流に変換されると期待される。このスピン流が白金壁に浸入することで生じる逆スピンホール電流の観測を試みる。これまでに、スピンホール電流測定が可能な白金壁を有する超流動特性測定用ねじれ振動子の開発を行った。また貫通スリット構造を利用した流れ実験で、超流動ヘリウム4の量子渦による多重位相スリップ現象を観測した。これらの実験により、中性超流動体の電気的位相制御を目指す。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、量子液体・強相関系としての液体ヘリウムをスピントロニクスの研究対象と考え、その実験手法の開発を試みるものである。液体ヘリウムの研究は、物理学における多様な基本概念の確立に重要な貢献をなしてきた。ヘリウム3が核スピン1/2を有することから、ヘリウム3中のスピンの流れースピン流ーを金属壁内の電子に転送し、電気的に中性なヘリウムの性質を電気的に研究・制御する画期的な方法を生み出すことを目的とする。本研究は超流動を始めとする量子物質の理解に貢献するだけでなく、液体ヘリウムを用いた新しい量子デバイスにも発展する可能性を有している。
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