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2015 年度 実施状況報告書

ナノ細孔中4Heを用いた1次元特有の動的な超流動応答の実験的解明

研究課題

研究課題/領域番号 26400352
研究機関電気通信大学

研究代表者

谷口 淳子  電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (70377018)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード1次元量子系 / 朝永-ラッティンジャー流体 / 超流動
研究実績の概要

1次元ナノ細孔中4Heは,朝永‐ラッティンジャー(TL)液体として振る舞い,その特徴として散逸ピークの温度Tpの観測周波数に対するべき敵依存性が予測されている.
本研究課題『ナノ細孔中4Heを用いた1次元特有の動的な超流動応答の実験的解明』は,TL液体の特徴である観測周波数に対するべき的な依存を指標として,1次元ナノ細孔の孔径と1次元性の関係を明らかにすることを目的としている.平成27年度は,周波数可変なねじれ振子を完成させ,動作テストを行った.その結果,1kHzから20 kHzまで共振周波数を変化させられることを確認できた.ただ,年度途中に搭載していた希釈冷凍機が故障し,現在,鋭意修理を進めているところである.
また,周波数可変ねじれ振子の実験と平行して,既存の2重連成振子を用いて,動的な超流動応答における不純物の効果について調べた.量子揺らぎの大きい1次元細孔中では,不純物による超流動の抑制が顕著になることが期待されたが,測定の結果,バルク液体の場合とほぼ同程度の抑制に留まることが明らかになった.

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

本研究では,散逸ピークの温度Tpの観測周波数に対するべき的依存性をTL液体の1つの指標として,複数の観測周波数でねじれ振子測定を行う.2年目の今年度は,初年度に試作した周波数可変ねじれ振子の動作テストを行った後,孔径2.8 nmの細孔中液体4Heの超流動の観測を予定していた.そのため,まず,周波数可変ねじれ振子用の、測定系の構築を行った.その後,動作テストを行ったところ,1 kHzから20 kHzまでの間で共振周波数を変化できることを確認した.ただ,搭載していた希釈冷凍機が故障し,超流動の測定に入ることができなかったため,現在までの達成度はやや遅れている.

今後の研究の推進方策

希釈冷凍機の修理を鋭意進め,まず孔径2.8 nmの細孔中液体4Heの測定を行う.
さらに,すでに単振子による予備実験の結果,超流動成分の立ち上がりが2.8 nmに比べさらに抑制されることが分かっている孔径2.2 nmの試料について測定を行う.さらに,今年度,新しく提供を受けた孔径2.5 nmの試料についての測定を行い,これら3つの孔径における超流動の周波数依存を比較することで,1次元性が強くなる様子を実験的に明らかにする.
これらの測定をより効率的に行うために,測定の自動化をさらに進めることを予定している.

次年度使用額が生じた理由

ねじれ振子を搭載する希釈冷凍機が故障したため,予定していた極低温環境での測定を行うことができなかった.そのため,寒剤費が当初の予定ほどかからなかった.

次年度使用額の使用計画

今年度行えなかった測定も含めて,今年度は積極的に極低温環境での測定を進める予定である.そのための寒剤費として使用する予定である.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dynamical Superfluid Response of 3He-4He Solutions in a Nanometer-Size Channel2015

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

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 84 ページ: 09406-1,-5

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.84.094604

    • 査読あり
  • [学会発表] 周波数可変なねじれ振子の開発2016

    • 著者名/発表者名
      中道悠太,谷口淳子,鈴木勝
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-22 – 2016-03-22
  • [学会発表] 出村健太,谷口淳子,鈴木勝2016

    • 著者名/発表者名
      孔径2.2 nmの1次元ナノ多孔体中加圧液体4Heの比熱測定Ⅱ
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-22 – 2016-03-22
  • [学会発表] 出村健太,谷口淳子,鈴木勝2015

    • 著者名/発表者名
      孔径2.2 nmの1次元ナノ多孔体中加圧液体4Heの比熱測定
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-19 – 2015-09-19
  • [学会発表] Magnetization of 3He confined in 2.8-nm channel of FSM162015

    • 著者名/発表者名
      J. Taniguchi, D. Tanaka, M. Suzuki
    • 学会等名
      International Symposium on Quantum Fluids and Solids
    • 発表場所
      Niagara Falls, USA
    • 年月日
      2015-08-13 – 2015-08-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Heat capacity of liquid 4He confined in one-dimensional nano-porous media2015

    • 著者名/発表者名
      K. Demura, J. Taniguchi, M. Suzuki
    • 学会等名
      International Sysmposium on Quantum Fluids and Solids
    • 発表場所
      Niagara Falls, USA
    • 年月日
      2015-08-13 – 2015-08-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Superfluid response of 4He in 1D mesoporous media2015

    • 著者名/発表者名
      J. Taniguchi
    • 学会等名
      Grand Challenges in Quantum Fluids and SOlids
    • 発表場所
      University at Buffalo, USA
    • 年月日
      2015-08-07 – 2015-08-07
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 谷口淳子助教(基盤理工学専攻)が平成28年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞を受賞

    • URL

      http://www.uec.ac.jp/news/prize/2016/20160422-1.html

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公開日: 2017-01-06  

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