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2008 年度 実績報告書

ヘリウムナノ構造における新しい量子多体現象

研究課題

研究課題/領域番号 17071010
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, 教授 (70251486)

研究分担者 鈴木 勝  電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (20196869)
キーワードヘリウム / 超流動 / 量子相転移 / ボース粒子 / 量子液体 / 量子固体 / 超流動固体 / ナノ多孔体
研究概要

本研究は、ナノ多孔体構造に閉じこめたヘリウムや水素が示す特異な量子多体現象を多様な実験により明らかにし、「スーパークリーン強相関ボース粒子系」の新しい物理を開拓・追求するものである。20年度は以下の成果を挙げた。(1)ナノ多孔体HMM-3がつくる周期的ナノ構造中4Heについて超流動特性の圧力依存性を測定することに成功し、転移温度がランダム構造と1次元構造の中間にあることを発見した。これは周期構造または細孔に存在する隆路が超流動特性に影響することを初めて示した重要な成果である。(2)ナノ多孔質ガラス中4Heの超流動特性の周波数効果・試料依存性の測定を行い、超流動特性が試料の微細な構造の違いに敏感であることが明らかになった。(3)ナノ多孔質ガラスに閉じ込めた固体4Heが、バルク固体と全く同様の「超流動」的挙動を示すことを発見した。(4)1次元ナノ多孔体(FSM-16)中4Heにおいて高圧下での弾性が異常を示すことを発見し、超流動の抑圧との関連について議論した。また前年度までの成果である超流動の抑圧現象について、ナノスケールで発生する渦糸による位相スリップによる解釈を提案した。さらに熱容量測定に成功し、超流動転移温度よりも高温で熱容量がショルダー型の異常を示すことを発見した。(5)グラファイト表面に吸着した単原子層固体4Heのねじれ振り子実験を行い、振動速度に依存して変化する周波数シフトを観測した。2次元固体でもバルク4Heと同様の「超流動」的挙動が存在することを初めて示した極めて重要な成果である。(6)アルミニウム合金および銅銀合金を用いた超高感度ねじれ振り子を開発した。これを用いて、液体ヘリウムに浸されたグラファイトについて測定を行い、散逸が圧力によって準周期的に振動する現象を発見した。これは固体4Heがバルク固化圧力以下で層状成長することに伴うものと解釈される。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (16件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 固体ヘリウムの「超流動」をめぐって2009

    • 著者名/発表者名
      白濱圭也
    • 雑誌名

      日本物理学会誌 64

      ページ: 42-46

  • [雑誌論文] A current to voltage converter for cryogenics using a CMOS operational amplifier2009

    • 著者名/発表者名
      K Hayashi, K Saitoh, Y Shibayama, K Shirahama
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 012016 1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Torisonal oscillator studies for possible supersolidity in two-dimensional 4He solid2009

    • 著者名/発表者名
      Y Shibayama, K Shirahama
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 032096 1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size dependence of superfluidity for 4He confined in FSM162009

    • 著者名/発表者名
      Junko Taniguchi, Rina Fujii, Masaru Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 150

      ページ: 032108 1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic Evidence for Nanoscale Bose-Einstein Condensation in 4He Confined in Nanoporous Media2008

    • 著者名/発表者名
      K.Yamamoto, Y.Shibayama, K.Shirahama
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 100

      ページ: 195301 1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superfluidity of 4He Confined in Nano-Porous Media2008

    • 著者名/発表者名
      K.Shirahama, K.Yamamoto, Y.Shibayama
    • 雑誌名

      Low Temperature Physics (Fizika Nizkikh Temperatur) 34

      ページ: 273-278

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 固体ヘリウムは「超流動」になると硬くなる?2008

    • 著者名/発表者名
      白濱圭也
    • 雑誌名

      パリティ 23

      ページ: 44-47

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Localized Bose-Einstein Condensation of 4He Confined in Nanoporous Media2008

    • 著者名/発表者名
      K.Shirahama, K.Yamamoto, Y.Shibayama
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 77

      ページ: 111011 1-8

    • 査読あり
  • [学会発表] ナノ多孔体中に関じ込めた固体4Heの超流動2009

    • 著者名/発表者名
      白濱圭也、吉村仁美、柴山義行
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会
    • 発表場所
      立教大学
    • 年月日
      2009-03-30
  • [学会発表] グラファイト上に形成された2次元4He系の非古典的回転慣性2009

    • 著者名/発表者名
      柴山義行、白濱圭也
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会
    • 発表場所
      立教大学
    • 年月日
      2009-03-30
  • [学会発表] Supersolidity of Solid 4He in 25-A Nanopores2009

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama, Hitomi Yoshimura, Yoshiyuki Shibayama
    • 学会等名
      American Physical Society 2009 March Meeting
    • 発表場所
      Pittsburgh,アメリカ
    • 年月日
      2009-03-19
  • [学会発表] Superfluidity, Localized Bec, and Supersolidity of 4He in Nanoporous Media2008

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama
    • 学会等名
      科学研究費特定領域研究「スーパークリーンで実現する新しい量子相の物理」平成20年度研究成果報告会
    • 発表場所
      奈良県新公会堂
    • 年月日
      2008-12-20
  • [学会発表] 規則的なナノ多孔体中の4Heの超流動特性2008

    • 著者名/発表者名
      近藤剛史、曽我部吉弘、柴山義行、白濱圭也
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
  • [学会発表] ナノ多孔体に関じこめた4Heの量子相転移と局在BEC状態2008

    • 著者名/発表者名
      白濱圭也
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      岩手大学
    • 年月日
      2008-09-20
  • [学会発表] 4He in a nanoporous Media : Quantum Phase Transition, Localized Bose-Einstein Condensation, and Supersolid2008

    • 著者名/発表者名
      K.Shirahama
    • 学会等名
      Global COE Workshop "Nanoelectronics"
    • 発表場所
      Walther-Schottky-Institut,ミュンヘン工科大学、ドイツ
    • 年月日
      2008-09-16
  • [学会発表] Search for supersolid behaviors in 2-D Solid He-4 and He-4 in nanoporous media2008

    • 著者名/発表者名
      K.Shirahama
    • 学会等名
      Workshop "Supersolid 2008"
    • 発表場所
      トリエステ理論物理学国際センター、イタリア
    • 年月日
      2008-08-19
  • [学会発表] Quantum Phase Transition and Localized BEC of 4He Confined in a Nanoporous Gelsil Glass2008

    • 著者名/発表者名
      K.Shirahama, K.Yamamoto, Y.Shibayama
    • 学会等名
      International Symposium on Ultralow Temperature Physics
    • 発表場所
      ロンドン大学ロイヤルハロウェイ校、英国
    • 年月日
      2008-08-15
  • [学会発表] Search for Supersolidity of 4He Cofined in Nano-Porous Media2008

    • 著者名/発表者名
      H.Yoshimura, S.Takada, Y.Shibayama, K.Shirahama
    • 学会等名
      25-th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      アムステルダム国際見本市会場、オランダ
    • 年月日
      2008-08-12
  • [学会発表] Superfluid Properties of 4He in a Regular Nanoporous Structure2008

    • 著者名/発表者名
      T.Kondoh, Y.Sogabe, Y.Shibayama, K.Shirahama
    • 学会等名
      25-th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      アムステルダム国際見市会場、オランダ
    • 年月日
      2008-08-10
  • [学会発表] Phase Diagram of 4He Confined in a Nanoporous Gelsil Glass2008

    • 著者名/発表者名
      K.Yamamoto, Y.Shibayama, K.Shirahama
    • 学会等名
      25-th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      アムステルダム国際見本市会場、オランダ
    • 年月日
      2008-08-10
  • [学会発表] Effect of heat treatment of Nano-Porous glass on superfluidity for confined 4He2008

    • 著者名/発表者名
      T.Kobayashi, J.Taniguchi, M.Suzuki, K.Shirahama
    • 学会等名
      25-th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      アムステルダム国際見市会場、オランダ
    • 年月日
      2008-08-10
  • [学会発表] Torsional Oscillator Studies for Possible Supersolidity in Two-Dimensional Solid 4He on a Graphite Basal Plane2008

    • 著者名/発表者名
      Y.Shibayama, K.Shirahama
    • 学会等名
      25-th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      アムステルダム国際見本市会場、オランダ
    • 年月日
      2008-08-10
  • [学会発表] Possible Supersolidity in Two-Dimensional Solid 4He on a Graphite Basal Plane2008

    • 著者名/発表者名
      Y.Shibayama, K.Shirahama
    • 学会等名
      25-th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      アムステルダム国際見本市会場、オランダ
    • 年月日
      2008-08-10
  • [学会発表] A Current to Voltage Converter for Cryogenics Using a COMS Operational Amplifier2008

    • 著者名/発表者名
      K Hayashi, K Saitoh, Y Shibayama, K Shirahama
    • 学会等名
      25-th International Conference on Low Temperature Physics
    • 発表場所
      アムステルダム国際見本市会場、オランダ
    • 年月日
      2008-08-09
  • [備考]

    • URL

      http://www.superclean-materials.org

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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