| 研究課題/領域番号 |
05452048
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
福山 寛 筑波大学, 物理学系, 助教授 (00181298)
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| 研究分担者 |
小川 信二 東京電機大学, 工学部, 教授 (90160754)
森下 将史 筑波大学, 物理学系, 助手 (90251032)
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| キーワード | 低次元量子スピン系 / 量子固体 / 交換相互作用 / 超低温物理学 / 核磁気共鳴 |
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| 研究概要 |
1.筑波大学における実験装置の製作と予備実験
(1)超低温・高磁場中でグラフォイル基盤上の吸着ヘリウム3薄膜の比熱とNMRを同時に測定できる高純度銀製サンプルセルを製作した。また、白金NMR温度計とヘリウム3融解圧温度計を製作し、希釈冷凍機に塔載して5mKまでの超低温度での予備実験を行った結果、いずれも満足できる性能をもつことを確認した。また、吸着ヘリウム3薄膜の状態相図や膜厚を正確に決めるための歪み容量型圧力計を製作したが、これを用いて希釈冷凍機温度でヘリウム3不飽和膜の蒸気圧測定を行い、数10nbarという高い圧力感度をもつことを確認した。
(2)ヘリウム3ガス中の不純物除去とガス量を高精度で計量するためのガスハンドリングシステムを製作した。これによってサンプルセル内でのヘリウム3吸着量を4桁以上の精度でコントロールすることができるようになった。
(3)吸着基盤であるグラフォイルの表面構造を走査型トンネル顕微鏡を用いて微視的および局所的に観測した。その結果、グラフォイル表面は100A程度のグラファイト単結晶子の集合体であること、それぞれの単結晶子の表面は原子スケールで平坦であることなどを初めて直接的に示した。
(4)筑波大学にある核断熱消磁冷凍機を100μK以下の超低温度が得られるよう大幅に改造中である(これまでの最低到達温度は0.7mK)。平成6年5月からの冷却実験開始に向けて現在最後の調整を行っている。
2.スタンフォード大学との共同研究
(1)グラフォイル上の吸着ヘリウム3薄膜の第2層が極狭い吸着量範囲(0.077-0.082atoms/A^2)で非強磁性相から強磁性相へ二相共存状態を経て移り変わることを見出した。
(2)強磁性相の磁化の温度変化が有限スピン系の2次元ハイゼンベルグモデルでよく説明できることを示した。これは、この系が2次元量子スピン系の理想的なモデル物質であるだけでなく、グラフォイルの単結晶子の大きさを変えることにより量子サイズ効果の研究の場としても興味深いことを示している。
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