In-situ NMR studies of strongly correlated electron systems under light illumination

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固体物性に多様性をもたらしている強相関電子系の特異な電子状態を理解する上で、低エネルギー磁気励起の特徴を理解することは不可欠である。一方、光照射による状態変化はもととなる電子状態を反映しており、その機構解明に重要な手がかりを与えてくれるものと期待される。NMR（核磁気共鳴法）はこれまで強相関電子系の低エネルギー磁気励起の特徴の解明に多くの実績を残してきており、これを光照射下でのその場測定に活用すれば、特異な電子状態の解明に貢献できる。本研究では、低温環境下で稼働する光照射NMRその場測定システムを構築し、それを利用して光照射下でのNMR測定を行うことで、強相関電子系における特異な電子状態の特徴を明らかにすることを目標としている。第２年度となる令和４年度は、前年度に設計した光照射NMRその場測定のための新規プローブの製作を進めた。まず、光照射時の安定的な温度制御を実現するための試料チャンバーを開発した。同チャンバーは、真空断熱状態のクライオスタット内で、試料の表面に励起光を照射した状態で試料温度を制御しつつNMR測定を行うためのもので、その内部に試料及び検出コイルを収めて、熱交換ガス（ヘリウムまたは窒素）で満たした後に、光学窓付きのICFフランジで封止する構造となっている。熱交換ガスを同チャンバーに封入するためのグローブボックスを新たに用意し、試料・コイル・温度計を内部に固定した状態で、チャンバー内にガスを封止することが可能であることを確認した。また、同試料チャンバーに適合する光照射NMRプローブについても新たに製作した。同プローブのベース部には石英ファイバー用の真空ファイバーアダプターを取り付けた。これにより、光学台上のレーザーから励起光をクライオスタット内に導光することが可能となった。