| 研究課題/領域番号 |
26247062
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
白濱 圭也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70251486)
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| 研究分担者 |
高橋 大輔 足利工業大学, 工学部, 准教授 (80415215)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 低温物性 / トポロジカル超流動 / ジョセフソン効果 / マヨラナ粒子 / ヘリウム3 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、トポロジカル超流動体としてマヨラナ粒子発現などの新展開が期待される超流動ヘリウム3-B相に対して、ジョセフソン効果および準粒子トンネル分光の実験を行い、トポロジカル性を検証し新奇な状態を探索するものである。
平成27年度は、ジョセフソン接合として用いる細長いスリットを貫通させたSiウェハー微細構造の開発に取り組むとともに、ダイヤフラムで流れを駆動検出する超流動流検出装置、PrNi5核断熱消磁装置および回転核断熱消磁装置の準備を進めてきた。
厚さ50μmのSiウェハーに、1×100μmの整列したスリットを貫通させることに成功した。これは擬2次元トポロジカルヘリウム3を研究するための、新しい研究手法の開拓に向けた大きな一歩である。作成した構造の問題点として、内部にスカロップと呼ばれる周期的な膨らみが生じている。これを解決するためにエッチング手法の改良を試みてきたが、まだ完全な解決には至っていない。さしあたり、完成したスリット構造を用いて実験を進めるとともに、エッチング手法の改善により、平坦なスリット構造の開発に努めていく。
また、ダイヤフラムによる超流動流検出装置を製作した。多孔質ガラスを細孔として用いた動作テストにおいて、液体ヘリウム4の超流動転移の観測に成功した。これにより、超流動ヘリウム3においてジョセフソン効果と準粒子トンネルの観測の目途が立った。孔径が明確に知られているSiウェハー細孔アレイ(市販品)を用いて、ヘリウム4超流動特性の確認を進めると共に、超伝導SQUIDを用いた変位計を装着して高感度化を図る。
並行してPrNi5核断熱消磁ステージの準備も行い、装置のアセンブルを完了した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初の遅れの原因であった測定への機械的振動等による擾乱の問題は解決したが、実験の心臓部である超流動流検出装置と、超流動ヘリウム3の実験に必要なPrNi5核断熱消磁ステージの製作が予想よりも時間がかかったため、進捗は半年程度遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
超流動流検出装置については、超流動ヘリウム4を用いた予備実験で良好な結果を得た。超流動ヘリウム3の実験に必要なSiウェハー貫通スリット構造は、スカロップの発生による不均一性の問題があるものの、複数の構造の作成に成功しているので、作成したウェハーを用いて実験を進めていく。PrNi5核断熱ステージはほぼ完成し、超低温生成が可能な段階にある。また理化学研究所の回転希釈冷凍機に銅核断熱消磁装置を導入する作業も開始した。現在回転用に特化した核ステージを加工中であり、平成29年度(繰越期間)中の完成を目指す。
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