2010 Fiscal Year Annual Research Report
ナノポアを用いた新しい超低温生成法の開発とヘリウム準粒子スピントロニクスの開拓
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22654041
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
白濱 圭也 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70251486)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本多 謙介 山口大学, 理工学研究科, 准教授 (60334314)
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| Keywords | 低温物性 / 物性実験 / スピントロニクス / ヘリウム34混合液 / ナノポア |
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| Research Abstract |
本研究は、「ナノポア(ナノスケール細孔)」を利用して、絶対温度0.1Kから1mK以下に至る極超低温を連続的に生成できる新しい方法を開発し、科学技術の発展に資することと、電荷を持たないヘリウム3(3He)を用いて、新しい「準粒子スピントロニクス」を開拓することを目的とする。具体的な研究目標として、(1)ヘリウム3-ヘリウム4混合液体中のヘリウム3原子(準粒子)を細孔径10nm以下のナノポアアレイを通して選択的に「蒸発冷却」する技術を確立すること、(2)磁場を印加することでナノポア中準粒子の離散的準位をゼーマン効果で制御することを目指す。
本年度は最初のステップとして、準粒子のエネルギー離散化を実現するための、ポーラスアルミナの細孔径の狭窄化を試みた。直径40nmのまっすぐな細孔を持つポーラスアルミナの表面に、金を蒸着して細孔を部分的に塞ぎ、端面の細孔直径を15nm程度まで小さくすることに成功した。蒸着条件を最適化することで、更に細孔径を小さくできる確信を得た。また、細孔中ヘリウム混合液の基礎データの取得を目的として、蒸着前のナノポアアレイ中に純粋液体4Heを圧入したときの超流動特性をねじれ振り子および振動ワイヤーによる力学的方法で測定し、制限サイズ効果による超流動転移温度の低下を確認した。さらに蒸発冷却を行うための混合液試料セルおよびヘリウム循環装置の建設を行った。
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