Study of Quantum Surfaces and Interfaces using a Scanning Probe Microscope Working at Very Low Temperatures

使用在极低温度下工作的扫描探针显微镜研究量子表面和界面

• 批准号: 19340101
• 负责人: SHIRAHAMA Keiya
• 金额: $ 12.06万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19340101/
• 关键词: 走査プローブ顕微鏡; 物性実験; 低温物性; 表面・界面物性; 2次元電子系; 摩擦; 超伝導; グラファイト; 2次元電子糸

本研究は、極低温動作可能な走査プローブ顕微鏡(SPM)を開発し、低次元電子系やヘリウム等のクリーンな「量子界面」で発現する新奇量子現象の解明を行うものである。以下の研究成果を得た。(1)周波数変調型極低温原子間力顕微鏡(FM-LT-AFM)技術を確立し、50mKまでの極低温度域での動作、原子ステップ分解能の実現に成功した。(2)探針が表面に平行に振動する「極低温摩擦力顕微鏡」を開発し、典型的な層状超伝導物質NbSe_2の平坦表面におけるナノスケール摩擦を研究した。探針と表面が10nm程度離れている状況(非接触領域)でも、探針に大きな摩擦力が働くことを発見した。この非接触摩擦力の起源は従来の摩擦力理論では説明できない新奇なエネルギー散逸機構であり、摩擦現象の理解に新たな知見を与えると期待される。

This study aims to investigate the possible development of ultra-low temperature micromirrors (SPM) and the discovery of quantum interfaces in low-dimensional electron systems, and to elucidate novel quantum phenomena. The following research results were obtained. (1)The frequency modulated ultra-low temperature atomic force microscope (FM-LT-AFM) technology has been successfully established, and the operation and atomic decomposition in the ultra-low temperature region of 50mK have been successfully realized. (2)A study on the friction of a typical layered superconductor NbSe_2 on a flat surface was carried out. The probe surface is 10nm away from the surface (non-contact area), and the probe surface is 10 nm away from the surface. The origin of this non-contact friction force and the theory of friction force are explained in detail.

项目成果

CMOS-OPアンプを用いた低温電流プリアンプ

使用 CMOS-OP 放大器的低温电流前置放大器

• 发表时间: 2008
• 作者: 林賢一;齋藤広大;柴山義行;白濱圭也
• 通讯作者: 白濱圭也

Nano-scale friction on a superconductor surface by scanning probe microscopy

通过扫描探针显微镜观察超导体表面的纳米级摩擦

• 发表时间: 2008
• 作者: 齋藤広大;林賢一;柴山義行;白濱圭也
• 通讯作者: 白濱圭也

A low temperature scanning probe microscope using a quartz tuning fork

使用石英音叉的低温扫描探针显微镜

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Physics : Conference Series 150
• 作者: K Saitoh;K Hayashi;Y Shiba yama;K Shirahama
• 通讯作者: K Shirahama

Application of a low temperature scanning probe microscope to studies of the superfluidity of 4He

低温扫描探针显微镜在4He超流性研究中的应用

• 发表时间: 2008
• 作者: 林賢一;齋藤広大;柴山義行;白濱圭也
• 通讯作者: 白濱圭也

A current to voltage converter for cryogenics using a CMOS operational amplifier

使用 CMOS 运算放大器的低温电流电压转换器

• 发表时间: 2009
• 期刊: J. Phys.: Conf. Ser. 150
• 作者: Kenichi Hayashi;Kohta Saitoh;Yoshiyuki Shibayama;Keiya Shirahama
• 通讯作者: Keiya Shirahama