極低温・高圧・強磁場

 

ある物質の物性を理解しようとするとき、最も一般的な方法は、その物質の置かれた環境の

パラメータ(温度、圧力など)を変化させ、そのパラメータの変化に伴う物性の変化を観察

することです。例えば酸素の場合、温度をパラメータとして、高温の気体の状態から液体、

そして固体へと変化することがよく知られていますが、更に圧力をパラメータにとれば、

磁性金属状態を経てついには超伝導が出現することが知られています。

 

強相関系を対象にした物性研究においては、超伝導や磁気相転移といったその物質を理解する

うえで重要でかつ興味深い現象が、しばしば極低温や超高圧といった容易には到達できない

環境(極限環境下)に隠されていることが多く、そのような極限環境下での測定技術を確立して

いくことが、物性研究を進めて行くうえで欠かせない要素となっています。

 

現在、我々の研究室では、温度(単位はケルビン[K])、磁場(テスラ[T])、そして圧力(パスカル[Pa])

の3つを主要な環境パラメータとしてNMR 測定を行なっています。

 

· 温度3He-4He 希釈冷凍機を用いて、0.01K までの極低温領域でのNMR 測定

· 磁場所有する超伝導マグネットを用いて最高で18T の高磁場下でのNMR 測定

( 注:1 テスラ = 10000 ガウス )

· 圧力これまで困難であった高圧域でのNMR 測定の可能性を拡げています。

 

そして将来的に我々が目指しているのは、このようなより極低温、より高磁場、そして

より高圧という3つの極限環境を組合せた、いわゆる多重極限環境下でのNMR 測定技術の確立です。

そのような多重極限環境下で現われる新しい物理現象を、NMRというミクロな視点で直接観測

することができるようになれば、より深い物性への理解が得られるはずです。

 

(写真)  3He-4He希釈冷凍機、NMR/NQR測定用スペクトロメーター、16T超伝導マグネット、高圧発生装置 

 

 

椋田研究室 // 大阪大学基礎工学研究科 // 大阪大学