| 研究課題/領域番号 |
17K05535
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
野村 竜司 東京工業大学, 理学院, 助教 (00323783)
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| 研究分担者 |
阿部 陽香 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (70462835)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 超流動3He / トポロジカル超流動 / マヨラナフェルミオン / トポロジカル量子臨界点 / 横波音響抵抗 |
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| 研究実績の概要 |
ナノメートルスケールの空間に超流動3Heを閉じ込め、SAWやMEMSといった新しいタイプの力学センサーを用いた局所観測から、ナノ超流動3Heの相図の全容を明らかにすることが目的である。閉じ込め形状などに依存して、2次元A相、ストライプ相、ヘリカル相、ポーラー相などの新相が予言されており、ヒッグスモードによる共鳴吸収やMEMSの力学応答から各相の対称性の決定を目指した。
本年度は、磁場中の超流動3Heの音響抵抗測定のセットアップを終えて、全体を組み上げた。その後、冷却を試みたが大きな熱流入があり、超低温での実験はまだ出来ていない。熱流入の原因を探ったところ、新たに導入した超伝導マグネットのリード線からの熱流入が原因であることを突き止めたが、磁場中測定を行うまでは行かなかった。一方で、ゼロ磁場での測定が可能な、バルク3Heで加圧した4He薄膜の超流動転移を調べたところ、4Heの固化圧よりも高圧側でも、3He散乱の鏡面度が増大していることを見出した。これは4He薄膜が固化しているにも関わらず、乱れを抑制する効果を持つことを示すものである。
MEMSを用いたナノ薄膜超流動3Heの研究は、海外共同研究者との共同研究により進展した。代表らによってなされた、高磁場中で実現する超流動3HeのA1相、A2相における高周波横波抵抗測定により、これらの非ユニタリー超流動の表面状態は力学応答に大きなスピン状態依存性を持つことが示されていた。この依存性は、単純な弱結合理論では説明できず、表面状態における強相関効果の発現の可能性がある。横波音響抵抗測定とMEMS測定を、高磁場中で同時に行い、非ユニタリー超流動の表面状態の特異な力学応答を周波数依存性と磁場方位依存性の観点から解明するべく、試料セルを組み立て実験準備を終えた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
海外共同研究者との共同研究は、研究代表者自身がフロリダ大学に約2週間滞在したことにより、当初計画より順調に進展している。研究代表者が作成した音響素子を用いた実験を、フロリダ大学でも執り行うことが出来ることとなった。高磁場中の超流動3Heの表面状態が示す特異な力学応答の起源を、これまでにない幅広い周波数域での力学測定と、超低温でin situ回転が可能な素子を用いた磁場方位依存性の、両面から調べることが可能となった。代表者が持つ横波音響抵抗測定技術と、海外共同研究者が得意とするMEMS (micro electromechanical systems)を用いた低周波ずれ応答測定技術を融合した、幅広い周波数域（10 kHz ~ 100 MHz）の測定から、表面状態に対する強相関効果へ迫りたい。
滞在中に、横波音響素子とMEMS素子の測定用試料容器への組み込みと配線を終え、それぞれの素子の動作確認を行った。試料セルは、高磁場中でサンプルをin situ回転させることが出来る独自の機構を有する。これまでは主に量子ホール系の磁場方位依存性を調べるのに用いられて来たが、超流動3Heの力学応答の磁場方位依存性を調べるのに使おうという目論見である。これから装置の冷却を行い、超低温高磁場中測定へと進む予定である。横波音響抵抗測定とMEMS測定を、高磁場中で同時に行い、非ユニタリー超流動体の表面状態の特異な力学応答を、周波数依存性と磁場方位依存性の観点から解明を試みる目処が付いた。
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| 今後の研究の推進方策 |
横波音響素子とMEMS素子の動作確認と実験準備を終えたので、高磁場超低温における測定を開始する。横波音響抵抗測定とMEMS測定を、高磁場中で同時に行う予定である。非ユニタリー超流動の表面状態のスピンに依存した特異な力学応答を、幅広い周波数域での力学応答と磁場方位依存性の観点から解明する。これにより非ユニタリー超流体が示す特異なスピン依存の物理の起源を明らかにし、強相関効果の発現可能性を吟味する。。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
磁場中の超流動3Heの音響抵抗測定のセットアップを終えて、全体を組み上げた。その後、冷却を試みたが大きな熱流入があり、超低温での実験までは行かなかった。熱流入の原因を探ったところ、新たに導入した超伝導マグネットのリード線からの熱流入が原因であることは突き止めた。このリード線の取替えと熱アンカーの改良により、ゼロ磁場測定時における予冷の最低温度を達することができたので、超低温実験を開始する目処が立ったと思われた。しかしながら、熱流入は大きく減らすことが出来たものの、まだ若干の熱流入があり、最低温度まで冷却するには至らなかった。前倒し請求時点では、大きな改善が見られたので、29年度中の寒剤費確保のため前倒し請求を行ったが、未使用となり次年度の使用となった。30年度は、フロリダ大学での共同研究を更に押し進め、横波音響抵抗測定とMEMS測定の高磁場中での同測定から、非ユニタリー超流動の表面状態の特異な力学応答を解明する。
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