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トポロジカル超流動体の微小角運動量検出

公募研究

研究領域トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア
研究課題/領域番号 16H00994
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
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)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード低温物性 / 超流動 / トポロジー物質科学 / トポロジカル超流動 / 微細加工 / ヘリウム3
研究実績の概要

本研究は、トポロジカル超流動体である擬2次元超流動ヘリウム3-A相薄膜に期待されるカイラルエッジ流もしくは巨視的軌道角運動量を実験的に検証し、トポロジー物質科学の発展に資することを目的とする。2次元ヘリウム3-A相薄膜は時間反転対称性が破れたカイラル超流動体であり、その縁にマヨラナ束縛状態が存在し、マヨラナ粒子の寄与を持つカイラルエッジ質量流が流れることが、本研究連携研究者の堤らによって理論的に予言されてきた。本研究では、膜厚1μmの擬2次元A相薄膜にオーダーhN/2(hはディラック定数、N/2はヘリウム3試料中クーパーペアの数)で生じうるカイラルエッジ流の直接観測をめざす。これを観測するために、超精密マイクロ機械加工で作成された円盤状空間を持つねじれ振動子に生じるカイラルエッジ流由来のトルクを、超伝導SQUIDを利用した微小変位測定装置で観測することを試みる。
平成29年度は、まず前年度に引き続いて実験装置の準備を進めた。前年度に問題となった円盤状空間の酸化の問題は新たに円盤容器を製作して真空保存することで解決した。その後ねじれ振動子全体のアセンブルを完了した。
SQUID変位検出系以外の準備が完了したので、超流動ヘリウム4を用いた予備的測定を試みた。しかしねじれ振動用ワイヤーの張力が高すぎたため、冷却における熱収縮によりワイヤーが破損する事故があり、その修復に数ヶ月を要した。現在、熱収縮の問題を解決して予備的実験を進めている。これを完了後、SQUID変位計を準備して超流動ヘリウム3を用いた測定を試みる予定である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件)

  • [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
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2017 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
      2016 実績報告書
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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