Development of hybrid-type scanning tunneling spectroscopy and application to rheology

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乱れたピン止めポテンシャル基板上に置かれた多粒子系の, 運動によって引き起こされる秩序化や無秩序化は, 新しい非平衡現象・レオロジーの観点から近年注目されている。本研究は, 多くのパラメタを制御でき, 理想的な2次元粒子系とみなせる超伝導渦糸系を用いて, 自然界に広く存在する非平衡現象, あるいは交流駆動による可逆不可逆転移や直流駆動による非平衡ディピニング転移といった非平衡相転移を探求すると共に, レオロジーへの適用を目指す。このために, 非平衡相転移を検出する巨視的輸送現象測定と渦糸の微視的配置を観察する走査トンネル分光を同時に実現可能な極低温高磁場走査トンネル顕微鏡の開発を進めている。これまでに測定系の構築と整備を行うことにより, 渦糸のダイナミクスを検出する4端子輸送測定と運動を凍結させた渦糸の実空間観測が可能となった。昨年度（R4年度）はこの装置を用いて, 可逆不可逆転移の制御パラメタである交流せん断振幅を変えていったときに, 終状態の渦糸配置の秩序度がどのように変化するかを調べた。その結果, 可逆相においてせん断振幅を増加させていくと, 格子性を表す配位数6 の渦糸粒子の割合が, 可逆不可逆転移点付近に向かって単調に増加することがわかった。この結果は, 可逆不可逆転移点で秩序度が最大となるという予想と一致する。これに対し, 最近巨視的輸送測定により見出した可逆相内の2つの相の存在については, 視野の渦糸数が足りず微視的配置像からは確認することができなかった。一方, 直流の駆動力を90度交差させて印加できる交差型渦糸系を開発し, 我々がこれまでに確立させた2段階の過渡輸送測定を適用することにより, 直流の低速フロー域においてクロッギング現象の検出に成功した。実空間像による相補的情報の取得と, 直流・交流重畳によるクロッギングの制御を目指した研究へと展開する。