【研究領域課題番号】19K21842 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超低温測定 / 熱膨張率 / 強相関電子系 / 超低温 / 磁歪

【研究成果の概要】

本研究は市販の希釈冷凍機で到達可能な温度より低温の超低温領域（～１ｍＫ）まで強相関電子系研究を拡張するための測定技術開発を目的とした研究である。本研究によって超低温度まで測定可能な熱膨張率測定セルが完成した。超伝導体CeCoIn5を用いたテスト運転によってその超伝導転移の明瞭な観測に成功した。今後、様々な物質の測定への展開をすすめる。並行して超低温度までの電気抵抗測定に挑戦し、低温アンプを用いることでYbRh2Si2の超低温度までの電気抵抗測定を実現し、超伝導転移によるものと思われる電気抵抗の減少を確認することができた。

【研究の社会的意義】

科学研究においてより低温までの研究を行う事は熱揺らぎに隠れていた物質の本質的性質を明らかにするためには必須である。市販の冷凍機で達成可能な温度より低温の超低温領域（～1 mK）での実験には様々な実験的困難があってこれまでほとんど行われてこなかったが、本研究成果によって熱膨張率の超低温測定が実現したことで相転移をはじめとする様々な熱力学量の測定が可能になった。これは、様々な物質における超低温測定につながる成果である。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2019-06-28 - 2022-03-31

【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)

【研究分野】物性物理およびその関連分野

【研究領域課題番号】17K18747 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超低温 / 強相関電子物性 / 強相関電子系

【研究成果の概要】

本研究は市販の希釈冷凍機で到達可能な温度より低温の超低温領域（～１ｍＫ）まで強相関電子系研究を拡張するための技術開発と物性測定を目的とした研究である。本研究によって小型ポメランチューク冷却セルが完成し、そのテスト運転を行った。いくつかの問題から最低温度の確認には至らなかったが、これらの問題を克服するめどが立ったことで超低温における物性測定を加速させるという当初の目的をほぼ達成することができた。加えて、CeCoIn5における超低温測定からこれまでの温度領域では観測できなかった秩序相が観測できた。この結果により、超低温領域における物性測定を様々な物質に応用できる礎ができたと考えている。

【研究の社会的意義】

科学研究においてより低温までの研究を行う事は熱揺らぎに隠れていた物質の本質的性質を明らかにするためには必須である。市販の冷凍機で達成可能な温度より低温の超低温領域(~1 mK)での実験には様々な実験的困難があってこれまでほとんど行われてこなかったが、本研究成果はより簡易な方法で超低温を実現するものであり、この温度領域における研究の進展を加速させる結果である。さらに、超低温までのNMR測定からこれまで観測できなかった信号を得ることができ、様々な物質における超低温測定につながる成果である。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2017-06-30 - 2019-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】15K17691 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超低温物性 / 強相関電子系 / 超伝導 / 量子臨界性 / 超低温

【研究成果の概要】

本研究は極低温(～50 mK)まで行われている強相関電子系研究を超低温（～1 mK）まで拡張することを目的とした。その第一歩として超低温度領域で有効な測定手段を見出すために、重い電子系超伝導物質CeCoIn5の量子振動測定を行った。その結果、超低温領域で量子振動の振幅の減少と周波数の不連続変化を観測し、超伝導相と隣接する秩序相が存在することがわかった。CeCoIn5の超伝導状態は量子臨界点近傍にあるが、超伝導相と隣接する秩序相の存在の有無は長年の謎であった。全く予想外の本研究成果は、この物質における新しい相の発見にとどまらず、今後の超低温物性研究が非常に有望であることを示している。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】物性Ⅰ

【研究領域課題番号】25220707 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光電子分光 / レーザー / 超電導 / 超低温 / 高分解能 / 極低温 / 超伝導 / 高性能レーザー / 強相関係電子系 / 低温物性 / 強相関電子系 / 軟X線レーザー / 超高分解能 / 真空紫外レーザー

【研究成果の概要】

世界の追随を許さない最低温度と最高分解能の未踏性能を持つヘリウム３クライオスタット搭載型の角度分解光電子分光装置を開発し、エキゾチック低温超伝導体の機構解明に取り組んだ。我々は、1K以下の試料部到達温度を達成し、また、光電子アナライザーとsCMOS型検知器システムを連動制御するソフトウェアを開発することで、高速フレームレート測定を可能とした。本研究により、世界で初めて、鉄系超伝導体がトポロジカル超伝導を示すことを実証した。更に、バルク超伝導体上に薄膜成長させたトポロジカル物質において、近接効果由来の超伝導ギャップがスピン偏極バンドに開く観察に成功した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2013-05-31 - 2018-03-31

【配分額】155,610千円 (直接経費: 119,700千円、間接経費: 35,910千円)