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トポロジカル超流動体のジョセフソン物理

研究課題

研究課題/領域番号 26247062
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
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 高橋 大輔  足利工業大学, 工学部, 准教授 (80415215)
連携研究者 村川 智  東京大学, 低温センター, 准教授 (90432004)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
41,730千円 (直接経費: 32,100千円、間接経費: 9,630千円)
2016年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2015年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
2014年度: 21,580千円 (直接経費: 16,600千円、間接経費: 4,980千円)
キーワード低温物性 / 超流動 / ヘリウム3 / トポロジカル超流動 / ジョセフソン効果 / マヨラナ粒子
研究成果の概要

本研究は、トポロジカル超流動体としての新展開が期待される超流動ヘリウム3に対して、ジョセフソン効果および準粒子トンネル分光、集団励起などの実験を行い、トポロジカル性を検証し新奇状態を探索するものである。
AB両相でトポロジカル超流動の特徴的性質発現が期待される擬2次元薄膜を実現するため、シリコンウェハー貫通スリット構造とスラブ円盤空間の作製を進め、前者については幅2×100μmの貫通スリット、後者は1μm高さに対し平坦度乱れが4nmという極めて平坦な円盤空間の作製に成功した。また超流動流測定装置、超音波実験装置、ねじれ振動子装置の開発を行った。同時に製作した核断熱消磁冷凍機を用いて実験を行う。

報告書

(4件)
  • 2017 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effect of rotation on the elastic moduli of solid He42018

    • 著者名/発表者名
      Tsuiki T.、Takahashi D.、Murakawa S.、Okuda Y.、Kono K.、Shirahama K.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 5 ページ: 054516-054516

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.054516

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Compact Rotating 1K Cryostat for Helium 4 Studies2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Makiuchi, Satoshi Murakawa, Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: Online 号: 5-6 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1007/s10909-016-1709-3

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simultaneous investigation of shear modulus and torsional resonance of solid 4He2016

    • 著者名/発表者名
      Jaeho Shin, Jaewon Choi, Keiya Shirahama, Eunseong Kim
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 21 ページ: 214512-214512

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.214512

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin-Dependent Acoustic Response in the Nonunitary A1 and A2 Phases of Superfluid He3 under High Magnetic Fields2015

    • 著者名/発表者名
      S. Murakawa, A. Yamaguchi, M. Arai, M. Wasai, Y. Aoki, H. Ishimoto, R. Nomura, Y. Okuda, Y. Nagato, S. Higashitani, and K. Nagai
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 114 号: 10 ページ: 105304-105304

    • DOI

      10.1103/physrevlett.114.105304

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resonant Frequency Change of Torsional Oscillator Induced by Solid 4He in Torsion Rod2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Aoki, I. Iwasa, T. Miura, D. Takahashi, A. Yamaguchi, S. Murakawa, and Y.Okuda
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 8 ページ: 084604-084609

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.084604

    • NAID

      210000133220

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Quantum phase transition of thin helium films probed by elastic measurement2018

    • 著者名/発表者名
      白濱 圭也
    • 学会等名
      The International Workshop on Electrons and Ions in Quantum Fluids and Solids
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward the direct observation of chiral edge mass current in quasi-2D 3He-A2018

    • 著者名/発表者名
      白濱 圭也
    • 学会等名
      The International Workshop on Electrons and Ions in Quantum Fluids and Solids
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microfabrication of multiple slit structures for studies of topological superfluid 3He2018

    • 著者名/発表者名
      白濱 圭也
    • 学会等名
      The International Workshop on Electrons and Ions in Quantum Fluids and Solids
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanomechanical Resonator based on Carbon Nanotube for Study of Superfluid He2018

    • 著者名/発表者名
      白濱 圭也
    • 学会等名
      The International Workshop on Electrons and Ions in Quantum Fluids and Solids
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バルク液体4Heの横音響インピーダンス測定2017

    • 著者名/発表者名
      檜枝光憲, 立木智也, 高橋大輔, 白濱圭也, 奥田雄一, 河野公俊, 松下琢, 和田信雄
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多孔質ガラスに吸着したネオン薄膜の弾性測定2017

    • 著者名/発表者名
      巻内崇彦, 山下勝之, 互井通裕, 永合祐輔, 高橋大輔, 白濱圭也
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] QCM測定における2次元およびバルク4Heの回転効果2017

    • 著者名/発表者名
      檜枝光憲, 滝沢亮人, 立木智也, 高橋大輔, 白濱圭也, 奥田雄一, 河野公俊, 松下琢, 和田信雄
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超流動流れ場検出のための架橋ナノワイヤー共振器の開発2017

    • 著者名/発表者名
      永合祐輔, 田中悠, 高木将, 谷川俊太郎, 大里啓孝, 津谷大樹, 牧英之, 村川智, 白濱圭也
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ヘリウム薄膜の局在非局在転移における臨界現象2017

    • 著者名/発表者名
      巻内崇彦, 互井通裕, 永合祐輔, 白濱圭也
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Gapped bosonic and fermionic insulators of helium films2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Makiuchi, Michihiro Tagai, Yusuke Nago, Keiya Shirahama
    • 学会等名
      International Conference on Ultra Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanomechanical Resonator based on Carbon Nanotube for Study of Superfluid He2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Nago, Y. Tanaka, T. Takagi, S. Tanigawa, H. Osato, D. Tsuya, H. Maki, S. Murakawa, K. Shirahama
    • 学会等名
      International Conference on Ultra Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microfabrication of Multi-Slit Structures for Studies of Topological Properties of Quasi-2 Dimensional Superfluid 3He2017

    • 著者名/発表者名
      T. Tani, R. Wada, K. Kaiya, S. Murakawa, Y. Nago, Y. Mita, K. Shirahama
    • 学会等名
      28th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow Properties of Superfluid 4He in Nanoporous Media Probed by Helmholtz Resonator2017

    • 著者名/発表者名
      T. Tani, R. Wada, S. Murakawa, Y. Nago, K. Shirahama
    • 学会等名
      28th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stiffening of the gapped helium insulator2017

    • 著者名/発表者名
      T. Makiuchi, M. Takai, Y. Nago, K. Shirahama
    • 学会等名
      28th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Superfluid 3He using Micro- and Nanofabrication2016

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama
    • 学会等名
      第7回トポロジー連携研究会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 擬2次元トポロジカル超流動3He研究用多重マイクロスリット構造の作成2016

    • 著者名/発表者名
      谷智行, 村川智, 和田龍馬, 山田快斗, 伊藤公平, 三田吉郎, 白濱圭也
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Microfabrication of Multi-Slit Structures for Studies of Quasi-2 Dimensional Topological Superfluid 3He2016

    • 著者名/発表者名
      T. Tani, S. Murakawa, R. Wada, K. Yamada, K. M. Itoh, Y. Mita, K. Shirahama
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids 2016 (QFS2016)
    • 発表場所
      Prague (Czech Republic)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Circulation and Vortices in Rotating Superfluid Helium 4 Confined in a Ring2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Makiuchi, Satoshi Murakawa, Keiya Shirahama
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids 2016 (QFS2016)
    • 発表場所
      Prague (Czech Republic)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Compact Rotating 1K Cryostat for Helium 4 Experiment2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Makiuchi, Satoshi Murakawa, Keiya Shirahama
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids 2016 (QFS2016)
    • 発表場所
      Prague (Czech Republic)
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ナノポアアレイ中の超流動4Heの流れの散逸の異常2015

    • 著者名/発表者名
      村川智,田中智也,谷智行,野口博徳,中原亮,本多謙介,白濱圭也
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超流動4He第二音波の回転誘起ドップラー効果2015

    • 著者名/発表者名
      巻内崇彦,村川智,白濱圭也
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ねじれ振り子を用いたDC回転下固体ヘリウムの研究2014

    • 著者名/発表者名
      立木智也,高橋大輔,村川智,河野公俊、白濱 圭也
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ナノ多孔体中吸着ヘリウム薄膜の異常硬化現象2014

    • 著者名/発表者名
      白濱 圭也,高橋大輔,小暮隆行,東野羅磨,吉村仁美
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超流動3He-B相の表面アンドレーエフ束縛状態に対する磁気効果II2014

    • 著者名/発表者名
      秋山綱紀,和才将大,増野正高,村川智,野村竜司,奥田雄一
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] UNUSUAL ELASTIC PROPERTIES OF ULTRA-PURE SOLID HELIUM-42014

    • 著者名/発表者名
      J Shin, J Choi, E Kim, Keiya Shirahama
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
    • 発表場所
      Buenos Aires, Argentina
    • 年月日
      2014-08-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] DC ROTATION EFFECT ON SOLID HELIUM FOUR CONFINED IN POROUS VYCOR GLASS2014

    • 著者名/発表者名
      T Tsuiki, D Takahashi, S Murakawa, K Kono, Keiya Shirahama
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
    • 発表場所
      Buenos Aires, Argentina
    • 年月日
      2014-08-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] DISSIPATION OF SUPERFLUID HELIUM FOUR FLOW CONFINED IN A WELL-CONTROLLED NANOPORE ARRAY2014

    • 著者名/発表者名
      S Murakawa, T Tanaka, K Osawa, Y Shibayama, A Nakahara, K Honda, Keiya Shirahama
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
    • 発表場所
      Buenos Aires, Argentina
    • 年月日
      2014-08-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Anomalous Stiffening of 4He Films Adsorbed on Nanoporous Glasses2014

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama
    • 学会等名
      27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
    • 発表場所
      Buenos Aires, Argentina
    • 年月日
      2014-08-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超流動ヘリウム3におけるヒッグスモード2014

    • 著者名/発表者名
      白濱 圭也
    • 学会等名
      東京大学物性研究所短期研究会「スーパーマターが拓く新量子現象」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉県柏市)
    • 年月日
      2014-04-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-05-15  

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