ナノサイズ多孔体中ヘリウム原子薄膜の超流動とボース凝縮

纳米多孔材料中氦原子薄膜的超流性和玻色凝聚

基本信息

批准号：
04J05881
负责人：
戸田亮
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、接続性の異なるナノ多孔体を用いて、超流動及びボース凝縮に対する原子薄膜の接続次元性の影響を調べることを目的としている。この目的を達成するために、孔径2.7nmの細孔が孔径の2倍程度の長さで規則的に3次元接続されているナノ多孔体HMM-2を封入した測定用セルと、孔径2.8nmの細孔が300nm程度の長さに渡って1次元トンネル状となっているFSM-16を封入した測定用セルを用意した。二つの多孔体中に吸着したヘリウム4の吸着圧力測定の結果から、二つの多孔体中でヘリウム4の膜成長はほとんど同じであり、二つの多孔体に吸着したヘリウム4の物性の違いは、次元性の違いからくるものと解釈できることが明らかになっている。昨年度は、HMM-2中のヘリウム4の比熱と超流動の同時測定を行い、その超流動オンセット温度にシャープな比熱のピークが現れること、同じ温度からボース統計の効果と思われる比熱の減少が始まることを明らかにした。これは3次元接続のために3次元的相転移が起こった証拠であると期待され興味深い。本年は、3次元接続をもたないFSM-16中のヘリウム4について、比熱と超流動の同時測定を行った。FSM-16中のヘリウム4薄膜では、ボース統計に伴う比熱の減少はあるが比熱のシャープなピークはないこと、超流動オンセット温度は比熱の減少が始まる温度よりも半分以下の低温であることを明らかにし、系の接続の次元性によって超流動転移が異なることを実験的に示した。また、HMM-2に吸着したおよそ1.3層程度のヘリウム4薄膜にヘリウム3を加え、その比熱測定を行い、フェルミ縮退温度以上でヘリウム4薄膜上のヘリウム3のモル比熱が気体定数程度であることを明らかにした。これは、ヘリウム4薄膜上のヘリウム3が理想ガス的に振る舞っていることを示唆している。

这项研究旨在研究原子薄膜的连接维度对使用不同连通性的纳米多孔体进行超流体和bose凝结的影响。为了实现此目的，准备了一个测量单元，其中制备了纳米孔HMM-2，其中孔直径为2.7 nm，孔在三个维度上定期相互连接，并制备一个测量电池，其中一个孔，孔直径为2.8 nm，是一个二维隧道的孔，带有孔的孔，孔均为孔，孔均为孔。在两个多孔物体中，氦4膜的生长几乎相同，氦4膜的生长几乎相同，并且在两个多孔物体上吸附在两个多孔物体上的物理性能的差异可以解释为尺寸差异的结果。去年，我们同时测量了HMM-2中氦4的比热和超流量，表明在超流体发作温度下出现了尖锐的特定热峰，并且在同一温度下，特定热量的降低似乎是Bose统计的效果。这很有趣，有望证明由于3D连接而导致3D相变。今年，在没有3D连接的FSM-16中，在FSM-16中的氦4上同时测量了特定的热量和超流体。在FSM-16中的Helium-4薄膜中，由于BOSE统计数据，特异性热量降低，但是特定热量的峰值没有尖锐的峰值，并且超流体的开始温度小于特定热量降低的温度的一半，并且在实验上证明，超流体转变会根据系统连接的尺寸而差异。将氦3添加到氦4薄膜中，约1.3层在HMM-2上吸附，并测量了比热，并且发现氦气4薄膜上氦3的摩尔比热量是在费尔米退化温度以上的温度下的气体常数。这表明氦气4薄膜上的氦3像理想气体一样。