ナノスペース中に束縛されたヘリウム4の超流動状態とその空間サイズ効果

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14740215
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 柴山 義行 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (20327688)
• Keywords: activated carbon fiber / helium / torsional oscillator / superfluidipy / porous material

Research Abstract

活性炭素繊維(Activated Carbon Fiber ; ACF)は面内サイズ約30Åのナノグラファイトの乱れた3次元ネットワークからなり,ナノポアと呼ばれる内径数〜十数オングストロームのナノスペースが発達したマイクロポーラスな物質である.そのため3000m^2g^<-1>にも及ぶ非常に大きな比表面積を持ち,様々な物質をそのナノポア中に吸蔵することができる.本研究では,ねじれ振り子法を用いることでACFのナノポア中に吸着した^4Heの超流動状態を測定し,超流動^4Heの空間サイズ効果について検討することを目的とする.平成14年度においては^4Heガスハンドリングシステム,高感度のねじれ振り子,およびその周辺エレクトロニクスの作製・開発を行った.開発したねじれ振り子の4.2Kにおける共鳴周波数,Q値はそれぞれ1214.91615Hz±0.00005Hz,1.6×10^6で,4HeをACFのナノポア表面に1原子層吸着させることで約0.7Hzの周波数変化を観測できた.これは本研究を遂行するのにおいて十分な基本性能を持っているといえる.また,ACFと同程度の,約25Aのナノしペースを持つ多孔質ガラスを用いた研究も開始した.1気圧の下では約1Kで超流動転移が観測された.圧力を加えるにつれ超流動転移温度は減少していくが,バルクの^4Heが固化する領域においても超流動転移と思われる周波数変化が観測された.これはナノスペース中に束縛された^4Heによる超流動と考えられ,ナノスペース中で特異な超流動状態が実現していると考えられる.

Research Products

• [Publications] Y.Shibayama, M.Yamazaki, H.Isshiki, K.Shirahama: "Sliding Dynamics of the Wigner Crystal on Liquid He"Journal of Low Temperature Physics. 126. 487-492 (2002)