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ナノ多孔体を用いた水素量子液体の実現と超流動の探索

利用纳米多孔材料实现氢量子液体及超流性探索

基本信息

批准号：
17654069
负责人：
白濱圭也
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、新しい超流動・ボース-アインシュタイン凝縮現象の発見を目指し、ナノサイズの微細空間に閉じこめた水素分子(H_2)に期待される量子効果を、圧力温度相図の決定と熱的測定から実験的に調べるものである。水素をナノ細孔に閉じこめると固化が抑制されて過冷却液体が実現し、三重点の温度が低下し、場合によってはヘリウムと同様に、三重点が消失する可能性がある。前年度の定積圧力測定で、圧力容器内のバルク固体が空洞を生じることに起因する圧力の異常な振る舞いが観測された。この問題を、一定圧で結晶成長が可能なクライオスタットを開発することで解決した。本年度はこの新しい装置を用いて、孔径2.5および5nmの2種類のナノ多孔質ガラス中水素の定積圧力測定と、熱的異常の観測を行った。その結果、多孔体中の液体水素は、その大部分が9-10K付近まで過冷却された後固化することが判明した(固化温度は孔径に依存して少し異なる)。圧力温度相図上の固液共存線は、バルクの固液共存線を低温側にシフトさせたような形をしており、期待した量子効果に伴う三重点の大きな低下は観測されなかった。しかし、一定の熱流入量で温度スイープをする際に温度変化の異常が幅広い温度域で観測され、その振る舞いから、細孔内の水素の一部分は、7K近くまで過冷却液体として保持されることがわかった。この7Kという温度は、水素に理想気体モデルを適用したときに予想されるボース・アインシュタイン凝縮温度、6.6Kに近い。この少量の水素は、不均一細孔中の孔径の小さい領域に存在すると考えられる。従って、孔径に分布をもつ多孔質ガラスではなく、均一孔径を持つ多孔体を用いることで、大きな過冷却さらには量子液体効果が明瞭に観測される可能性がある。これは今までの超流動水素探索実験では得られなかった、新しくかっ重要な知見である。

In this study, the new superfluidic system is used to determine the effect of temperature on the measurement of water molecules (Hou 2). In this study, the new superfluid dynamics are used to determine the effects of water molecules in microspace. The water content, the pore temperature, the curing temperature, the possibility, the possibility. In the previous year, the force measurement, the cavity in the force container, the cause of the force, the force, the vibration, the dance, the cavity, the cause, the force, the vibration, the dance, the cavity, the cavity, the If you have a problem, you must have a long result. You may try to solve the problem after a long period of time. This year, the new equipment is used to determine the water content in the porous media with a diameter of 2.5 mm and a diameter of 2.5 mm. The water content in the porous material is determined by the pressure test, and the normal temperature is measured. The results of the test, the liquid moisture content in the porous body, most of the temperature at 9-10K and the curing temperature and pore size dependence on the temperature and temperature of curing were determined. In terms of force and temperature, solid-liquid coexistence, solid-liquid coexistence, low temperature, low temperature, low temperature, Temperature, temperature, temperature and temperature. The temperature is 7K, the water is ideal, and the temperature is close to 6.6K. There is a small amount of water content and a small pore diameter in the non-uniform hole. Pore size distribution, pore size distribution, uniform pore size distribution, uniform pore size distribution, pore size distribution, pore size Today, the exploration of superfluid hydrodynamics is very important, and the new information is important.

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Superfluidity of ^4He Adsorbed on Nanoporous Activated Carbon Fibers

纳米孔活性碳纤维吸附^4He的超流动性

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Journal of Low Temperature Physics (in press)
影响因子：
0
作者：
Yoshiyuki Shibayama;Keiya Shirahama
通讯作者：
Keiya Shirahama

4^He in Nano-Porous Media : Superfluidity and Quantum Phase Transition

纳米多孔介质中的 4^He：超流性和量子相变

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
J.Low Temp.Phys. 146(Invited Paper)
影响因子：
0
作者：
K. Shimizu;T. Gotohda;T. Matsushita N. Wada;W. Fujita;K. Awaga;Y. Saiga;and D. S. Hirashima;藤原裕也;K. Hicks et al. (15番目);H.Tamura;Masanori Harada and Masaru Tsukada;T.Nakano;H.Saito;K.Shirahama
通讯作者：
K.Shirahama

Suppression of Freezing and Emergence of a Novel Ordered State in 4^He Confined in a Nano-porous Material

纳米多孔材料中限制的 4^He 中冻结的抑制和新型有序态的出现