2003 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
03J06670
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Research Institution | Chiba University |
Principal Investigator |
大場 友則 千葉大学, 理学部, 特別研究員(PD)
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Keywords | ヘリウム / 量子性 / 超流動 / 吸着 / ナノ空間 / 活性炭素繊維 / 細孔 / 極低温 |
Research Abstract |
SQUIDに接続される液体ヘリウムによって極低温を温度コントロールする吸着量測定装置を製作した。真空引きにはターボ分子ポンプを用い、オイル混入の心配のないクリーンな真空引きを可能にした。到達真空度は10^<-5>Torrであり、これは従来から用いられている吸着測定で使用する圧力範囲においては十分な真空度である。ここで到達真空度にはイオンゲージで測定している。ただし、このイオンゲージ部は吸着ガスの吸着やリークなどの影響を除去しきれないため、吸着測定中にはバルブを閉じて切り離している。圧力測定には10^<-3>-10 Torr及び0.1-1000 Torrまでの範囲で測定できる圧力計を2つ取り付けている。装置は主にステンレスで製作しており、ガラスで製作するとヘリウムガスが浸透することでおきるであろうと考えられるリークを防ぐことができる。また、将来的にSQUIDを用いて磁性を測定する際に磁性測定部がステンレスであると一般には無視しうるわずかな磁性の影響が大きく出てしまうので、テフロンで製作している。 測定は2-5Kまでの温度範囲で細孔体へのHeの吸着測定をおこない、揮流動もしくはHe IIの発現についての検討をおこなう。当然、ナノ空間のサイズによってヘリウムの挙動が異なることが期待できるので、何種類かの細孔性材料を用いて細孔径および構造の異なる細孔体へのヘリウム挙動を検討する。まず、ヘリウムの液化温度である4.2Kでの活性炭素繊維への吸着測定をおこなった。活性炭素繊維はスリット型の比較的均一な炭素細孔体であり、基礎科学の研究をおこなうのに有利である。細孔径w=1.1nmのときナノ空間中ヘリウム密度は液体密度と同程度である。一方、w=1.1nmのとき、ナノ空間中におけるヘリウム密度は液体密度の1.5倍近い高密度状態となっており、これは100気圧の高圧下における液体ヘリウムと同密度である。今後、この異常性を調べるために異なる温度での吸着測定、および、その他の細孔サイズを用いての吸着測定により、ナノ空間中ヘリウムの状態を調べていく予定である。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] T.Ohba, H.Kanoh, K.Kaneko: "Affinity Transformation from Hydrophilicity to Hydrophobicity of Water Molecules on the Basis of Adsorption of Water in Graphitic Nanopores"Journal of American Chemical Society. 126. 1560 (2004)
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[Publications] T.Ohba, H.Kanoh, K.Kaneko: "Cluster Structures of Supercritical CH_4 Confined in Carbon Nanospaces with in Situ High-Pressure Small-Angle X-ray Scattering and Grand Canonical Monte Carlo Simulation"Journal of Physical Chemistry B. 108. 27 (2004)
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[Publications] T.Ohba, D.Nicholson, K.Kaneko: "Temperature Dependence of Micropore Filling of N_2 in Slit-Shaped Carbon Micropores : Experiment and Grand Canonical Monte Carlo Simulation"Langmuir. 19. 5700 (2003)
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[Publications] D.Nemirovsky, R.Moreh, K.Kaneko, T.Ohba, J.Mayers: "Kinetic energy of neon atoms adsorbed on activated carbon"Surface Science. 526. 282 (2003)
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[Publications] T.Ohba, T.Omori, H.Kanoh, M.Yudasaka, S.Iijima, K.Kaneko: "Interstitial nanopore change of single wall carbon nanohorn assemblies with high temperature treatment"Chemical Physics Letters.
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[Publications] M.Sunaga, T.Ohba, T.Suzuki, H.Kanoh, S.Hagiwara, K.Kaneko: "Nanostructure Characterization of Carbon Materials with Superwide Pressure Range Adsorption Technique with the Aid of Grand Canonical Monte Carlo Simulation"Journal of Physical Chemistry B.