Study on novel helium-3 quantum fluids with various dimensionalities and correlations designed by nano-sized environments

纳米环境设计的各种维度和相关性的新型氦3量子流体的研究

• 批准号: 22K03510
• 负责人: 松下 琢
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03510/
• 关键词: 低次元系; ヘリウム3量子液体; 朝永ラッティンジャー液体; 低次元量子流体; ヘリウム; BCS-BECクロスオーバー; ナノ多孔体

本年度は、まず研究実施計画中に示した「1次元3He薄膜流体、朝永ラッティンジャー液体は実現するか」という課題に関する研究を実施している。これまで我々は孔径2.4nmの1次元細孔に希薄な3Heを吸着した場合に、比熱等が3Heの1次元状態を示す領域においてのみ、朝永ラッティンジャー(TL)液体の典型的な振る舞いとされる、温度に反比例するスピンスピン緩和時間が観測されることを実証してきたが、非縮退状態でも似た振る舞いが観測されるなどから、TL液体の決定的な証拠としては認められていない状況にあった。本研究ではまずスピン拡散係数の直接観測で、非縮退液体とTL液体の運動状態の定性的な相違を明らかにし、TL液体が実現していることを実証することを目指した。まず新たに位相変調を可能にするようにNMR装置の改造と測定ソフトの改良を行い、NMR信号のS/N比を以前に比べ大幅に改善することができた。その一方で、1次元3Heの拡散係数の観測は、後記の進捗状態に示したように冷凍機等の不調により、現状ではその実験的観測がようやく可能になった段階にある。この系では、核スピンスピン緩和時間に比べて、スピン拡散の効果が小さく、従来型のスピンエコー法によっては拡散係数を観測できない。そこで本研究では従来より長い時間スケールでスピン拡散の観測が可能になるstimulated echoによる観測法を新たに導入した。この方法ではパルス列のパラメータが従来より多いため、測定パラメータの適切な値を決めるための予備実験を繰り返し行ってきた結果、実際に1次元細孔に吸着した3Heの非縮退領域の複数の温度において、スピン拡散に由来する信号減衰をとらえることが可能になった。これにより、今後1次元3Heスピン拡散の系統的な観測が可能になる。

This year, the research implementation plan shows that the research on the topic of "1-D 3He thin film fluid and liquid realization" will be carried out. In this case, the specific heat is equal to the first dimensional state of 3He, and the typical vibration of the liquid is measured in the first dimensional state of 3He. TL liquid determines the condition of the liquid. This study aims at the direct measurement of dispersion coefficient, the qualitative contradiction between non-shrinking liquid and TL liquid, and the realization of TL liquid. The new phase modulation method improves the S/N ratio of the NMR signal. The measurement of the dispersion coefficient of the first dimension and the third dimension indicates that the refrigerator is not adjusted, and the measurement of the current condition indicates that the dispersion coefficient of the third dimension may be adjusted. This is the result of the measurement of the dispersion coefficient. This study introduces a new method for measuring the time and frequency of the echo. The method includes determining the appropriate value of the sample, preparing the sample, and performing the test. The result is that the sample is adsorbed into the pore, and the signal attenuation of the sample is reduced. This is the first time that the system has been tested.

项目成果

α-RuCl3におけるスピン励起の異方性

α-RuCl3 中自旋激发的各向异性

• 发表时间: 2023
• 作者: 清水康弘;山本純哉;小林義明;松下琢;伊藤正行;求幸年;那須譲治;山中隆義;木俣基;佐々木孝彦
• 通讯作者: 佐々木孝彦

ワイル半金属BaMnSb2における121Sbの量子ホール状態でのNMR測定

外尔半金属 BaMnSb2 中 121Sb 量子霍尔态的 NMR 测量

• 发表时间: 2023
• 作者: Azimjon A.Temurjonov;熊崎将司;清水康弘;松下琢;小林義明;近藤雅起A;酒井英明A;花咲徳亮;山中隆義;古川哲也;佐々木孝彦
• 通讯作者: 佐々木孝彦

Heat Flow Resistance of Compact Nanopore Heat Exchanger

紧凑型纳米孔换热器的热流阻力

• 发表时间: 2022
• 作者: N. Wada;T. Matsushita and M. Hieda
• 通讯作者: T. Matsushita and M. Hieda

Examination of Possible Tomonaga-Luttinger Liquid Behavior for 1D 3He Formed in Nanochannels

检查纳米通道中形成的 1D 3He 可能的 Tomonaga-Luttinger 液体行为

• 发表时间: 2022
• 作者: Taku Matsushita;Azimjon A. Temurjonov;Ryosuke Shibatsuji;Yasuhiro Shimizu;Yoshiaki Kobayashi;Masayuki Itoh;Mitsunori Hieda;and Nobuo Wada
• 通讯作者: and Nobuo Wada

ナノトンネル中に形成した1次元3He流体のスピン拡散

纳米隧道中形成的一维 3He 流体的自旋扩散

• 发表时间: 2022
• 作者: Azimjon A. Temurjonov;松下琢;清水康弘;伊藤正行;小林義明;檜枝光憲;和田信雄
• 通讯作者: 和田信雄