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

纳米空间束缚氦4的超流态及其空间尺寸效应

• 批准号: 14740215
• 负责人: 柴山 義行
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14740215/
• 关键词: 超流動; 活性炭素繊維; サイズ効果; activated carbon fiber; helium; torsional oscillator; superfluidipy; porous material

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〜数十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の超流動密度を測定し,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15年度においては前年度作成・開発を行った高感度のねじれ振り子を用い,ACFに吸着した^4Heの,超流動密度の吸着量依存性の測定を行った.試料であるACFが繊維状の物質であるため,20mKにおけるQ値は62万程度と比較的小さく,ねじれ振り子への試料の固定方法には改善の余地があると思われる.吸着量23.7μmolm^<-2>以下では20mKまでの範囲では超流動は観測されなかった.これはグラファイト上への^4Heの吸着に換算すると1.1層吸着に相当し,グラファイトの場合と同様,第1層吸着は基盤との相互作用のため固相として存在していると考えられる.吸着量23.7μmolm^<-2>において約500mKにナノポア中に吸着した^4Heの超流動転移と思われる周波数シフトが観測された.この超流動転移点は吸着量を増加させても変化せず,30μmolm^<-2>以上の吸着量ではバルクの^4Heの超流動転移が観測されるようになる.ナノポア中の^4Heの超流動転移点が吸着量依存性を示さず,それ以上の吸着量においてバルクの^4Heの超流動転移が観測されることから,吸着量23.7μmolm^<-2>において既にナノポアが^4Heで完全に埋められていると考えられるが,ACFのナノポアの構造モデルとあわせ,より詳細な検討が必要と考えられる.

Activated Carbon Fiber (ACF) is a kind of Activated Carbon Fiber. It has a three-dimensional in-plane dispersion of about 30 ° C. It has an inner diameter of about 10 ° C. 3000m^2g/<-1>kg and very large specific surface area, and the absorption of substances. In this study, the oscillator method was used to determine the superfluidity density of 4He in ACF, and the superfluidity density of 4He in ACF was determined. In 2015, the company began to develop high-sensitivity oscillation,ACF adsorption, and determination of adsorption dependence of superfluidity density. The sample is ACF, which is a dimensional substance,20mK, Q value 620,000. The sample is fixed in a fixed way, and there is room for improvement. The adsorption amount is below 23.7μmolm^<-2>and is within the range of 20mK. It is super-fluid and can be measured clearly. The first layer of adsorption corresponds to the first layer of adsorption, and the second layer of adsorption corresponds to the first layer of adsorption. Sorption 23.7μ mol m ~(-1)~(-1)~<-2>( The superfluidity shift point of this system increases with the increase of adsorption amount, and the adsorption amount above 30 μ mol m ^<-2>increases with the increase of superfluidity shift point of 4He. Superflow shift point of ^4He in ACF depends on adsorption capacity. The adsorption capacity is 23.7μ mol/<-2>m. The structure of ACF is discussed in detail.

项目成果

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)

Y.Shibayama、M.Yamazaki、H.Isshiki、K.Shirahama：“维格纳晶体在液氦上的滑动动力学”低温物理学杂志。