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2009 年度 研究成果報告書

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

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研究課題/領域番号 17071010
研究種目

特定領域研究

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, 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)
連携研究者 柴山 義行  慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (20327688)
研究期間 (年度) 2005 – 2009
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

本研究では、ヘリウム(4He)を多孔体に閉じこめて「ナノ構造」を実現し、そこに発現する新しく特異な量子多体現象を多様な実験により明らかにすることを目指した。中でも次元性やランダムネスを制御した様々なナノ構造において、「圧力誘起量子超流動転移」を観測し、これが「局在ボース凝縮体」の形成に伴って起こる、「ナノスケールヘリウム」に普遍的な現象であることを示した。また、ナノスケール固体4Heおよび薄膜において超流動的挙動を観測し、結晶中原子空孔やアモルファス状態が関与する新しい超流動現象の同定を進めた。本研究を通じて、ヘリウムナノ構造が「スーパークリーン・ボース粒子系」としての普遍性・創発性を持つことが示された。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2010 2009 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (29件) (うち査読あり 27件) 学会発表 (8件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Simultaneous Measurements of an Ultrasound and a Torsional Oscillator for Pressurized 4He in a Nanoporous Glass2010

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, A. Saito, J. Taniguchi, M. Suzuki, K. Shirahama
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics 158

      ページ: 250-25

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

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Shibayama, Hiroshi Fukuyama, Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser. 150

      ページ: 032096(4)

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

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Hayashi, Kohta Saitoh, Yoshiyuki Shibayama, Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser. 150

      ページ: 012016(4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Competition between the Superfluidity and the Slippage of 4He Films Adsorbed on Porous Gold2009

    • 著者名/発表者名
      K. Ideura, H. Kobayashi, N. Hosomi, J. Taniguchi, M. Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series 150

      ページ: 032032,1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size Dependence of Superfluidity for 4He Confined in FSM162009

    • 著者名/発表者名
      J. Taniguchi, R. Fujii, M. Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series 150

      ページ: 032108,1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical sticking of a solid 4He with superfluid overlayer2009

    • 著者名/発表者名
      N. Hosomi, J. Taniguchi, M. Suzuki, T. Minoguchi
    • 雑誌名

      Physical Review B79

      ページ: 172503-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of 3He on Superfluid 4He Films Adsorbed on Grafoil2009

    • 著者名/発表者名
      N. Hosomi, J. Taniguchi, M. Suzuki, T. Minoguchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series 150

      ページ: 032031,1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sliding Friction of Kr Films Adsorbed on Single-Crystalline Graphite Substrate2009

    • 著者名/発表者名
      H. Kobayashi, J. Taniguchi, M. Suzuki, K. Miura, I. Arakawa
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series 150

      ページ: 032045,1-4

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

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama, Keiichi Yamamoto, Yoshiyuki Shibayama
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. 77

      ページ: 111011(8)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Torsional Oscillator Measurements of Liquid 4He Confined in 2. 2-nm Channels of FSM2008

    • 著者名/発表者名
      J. Taniguchi, M. Suzuki
    • 雑誌名

      ournal of Low Temperature Physics 150

      ページ: 347-352

    • 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
      Keiichi Yamamoto, Yoshiyuki Shibayama, *Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 100

      ページ: 195301

    • 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), (Special Issue: Helium 100 years) 34

      ページ: 350-356

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Liquid - Solid Transition and Phase Diagram of 4He Confined in a Nanoporous Glass2008

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Yamamoto, Yoshiyuki Shibayama, Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 77

      ページ: 013601-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat Capacity of Liquid 4He Confined in a Nanoporous Glass2008

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

      Journal of Low Temperature Physics 150

      ページ: 353-357

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison between torsional oscillator and ultrasonic measurements of liquid 4He confined in nano-porous media2007

    • 著者名/発表者名
      J. Taniguchi, H. Ichida, Y. Aoki, S. Fukazawa, M. Hieda, M. Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics 148

      ページ: 791-795

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superfluidity of 4He in a Porous Glass and Control of the Pore Size2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Shibayama, Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics 148

      ページ: 803-807

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superfluidity of 4He Adsorbed on Nanoporous Activated Carbon Fibers2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Shibayama, Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics 148

      ページ: 809-813

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 4He in Nano - Porous Media: Superfluidity and Quantum Phase Transition2007

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics (Invited Paper) 146

      ページ: 485-497

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous Measurements of an Ultrasound and a Torsional Oscillator for 4He in a Nanoporous Glass2007

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Kobayashi, Satoru Fukazawa, Junko Taniguchi, Masaru Suzuki, Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics 148

      ページ: 797-801

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sliding friction of helium films in the metastable state and its relaxation2007

    • 著者名/発表者名
      N. Hosomi, A. Tanabe, M. Suzuki, M. Hieda
    • 雑誌名

      Physical Review B75

      ページ: 064513-1-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Non-Classical Rotational Inertia in Bulk Solid 4He2007

    • 著者名/発表者名
      Motoshi Kondo, Shun-ichi Takada, Yoshiyuki Shibayama, Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      ournal of Low Temperature Physics 148

      ページ: 695-699

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Search for superfluidity of solid 4He in a porous Vycor glass by means of the ultrasound technique2006

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, S. Fukazawa, J. Taniguchi, M. Suzuki, K. Shirahama
    • 雑誌名

      Proceedings of the 24th International Conference on Journal of Low Temperature Physics (LT24), AIP Conference Proceedings Series 850

      ページ: 333-334

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrasonic study for superfluidity of 4He filled in a nano - porous glass2006

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, S. Fukazawa, J. Taniguchi, M. Suzuki, K. Shirahama
    • 雑誌名

      Proceedings of the 24th International Conference on Journal of Low Temperature Physics (LT24), AIP Conference Proceedings Series 850

      ページ: 277-278

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum phase transition of 4He confined in a nano - porous material2006

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      Proceedings of the 24th International Conference on Journal of Low Temperature Physics (LT24), AIP Conference Proceedings Series 850

      ページ: 273-278

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of Freezing and Emergence of a Novel Ordered State in 4He Confined in a Nano - porous Material2006

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

      Proceedings of the 24th International Conference on Journal of Low Temperature Physics (LT24), AIP Conference Proceedings Series 850

      ページ: 349-350

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Phase Transition of 4He Confined in Nano - Porous Media2006

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama, Kei-ichi Yamamoto, Yoshiyuki Shibayama
    • 雑誌名

      Proceedings of the International Conference on Topology in Ordered Phases (TOP2005), World Scientific Publishing Co.

      ページ: 227-234

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノ多孔体に閉じこめたヘリウム4の量子相転移2006

    • 著者名/発表者名
      白濱圭也, 山本恵一, 柴山義行
    • 雑誌名

      固体物理 41

      ページ: 43-51

  • [雑誌論文] Ultrasound Measurements of 4He Confined in a Nano-porous Glass

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Kobayashi, Junko Taniguchi, Ayanori Saito, Satoru Fukazawa, Masaru Suzuki, Keiya Shirahama
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn. Vol.79No.8(掲載決定)

    • 査読あり
  • [学会発表] 4He in Nanoporous Media: Quantum Phase Transition, Localized BEC, and Possible Supersolidity2009

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids - 2009 (QFS2009)
    • 発表場所
      Northwestern University (Illinois, USA)
    • 年月日
      2009-08-03
  • [学会発表] ナノ多孔体に閉じこめた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
      2008-09-28
  • [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
      eiya Shirahama
    • 学会等名
      Workshop "Supersolid 2008"
    • 発表場所
      Abdus-Salam International Center for Theoretical Physics, Italy
    • 年月日
      2008-08-19
  • [学会発表] Effect of Sample History on Supersolid Response of 4He2007

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids (QFS2007)
    • 発表場所
      Kazan(Russia)
    • 年月日
      2007-08-02
  • [学会発表] 固体ヘリウムの「超流動」-研究の現状と展望-2007

    • 著者名/発表者名
      白濱圭也
    • 学会等名
      日本物理学会2007年春季大会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2007-03-27
  • [学会発表] Observation of Non-Classical Rotational Inertia in Solid 4He2006

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama
    • 学会等名
      Workshop on Supersolid State of Matter
    • 発表場所
      Aspen (USA)
    • 年月日
      2006-05-29
  • [学会発表] Observation of Non-Classical Rotational Inertia in Solid 4He Confined in a Cylindrical Cavity2006

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama
    • 学会等名
      Workshop on Supersolid State of Matter
    • 発表場所
      Santa Barbara (USA)
    • 年月日
      2006-02-07
  • [学会発表] Quantum phase transition of 4He confined in nanoporous media2005

    • 著者名/発表者名
      Keiya Shirahama
    • 学会等名
      24th International Conference on Low Temperature Physics (LT24)
    • 発表場所
      Orlando (USA)
    • 年月日
      2005-08-13
  • [備考] 特定領域研究「スーパークリーン物質で実現する新しい量子相の物理」ウェブサイト

    • URL

      http://www.superclean-materials.org/

  • [備考] 慶應義塾大学理工学部物理学科白濱研究室ウェブサイト

    • URL

      http://www.phys.keio.ac.jp/guidance/labs/sirahama/sirahama-lab-jp.html

  • [備考] 電気通信大学鈴木勝研究室ウェブサイト

    • URL

      http://ns.phys.uec.ac.jp/

URL: 

公開日: 2011-06-18   更新日: 2016-04-21  

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