ISSP - The institute for Solid State Physics

Organization
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嶽山研究室
教授
嶽山 正二郎
助教
中村 大輔
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100テスラ以上の超強磁場発生技術開発とそのような極限環境下で発現する物性の探索的研究を行っている。超強磁場の発生手段として、電磁エネルギーを利用して磁束濃縮を行う「電磁濃縮法」と一巻き銅コイルに高速大電流を投入して超強磁場を発生する「一巻きコイル法」を用いている。「電磁濃縮法」では、2018年1月に室内世界最高磁場発生985 テスラを実現しているが、更に高い磁場発生とより精度と信頼性を高めた物性計測を目指した研究開発を進めている。2010年より「電磁濃縮1000 T 計画」の下に装置建設を推進してきた。「一巻きコイル法」では、発生磁場の方向により、横および縦型をそれぞれ有し、横型は主にレーザーを用いた磁気光学測定に、縦型では極低温容器と組み合わせた低温磁化測定、光ファイバーを利用した磁気光学測定に用いている。「一巻きコイル法」では再現性と高い測定精度が得られ、およそ200テスラまで物性実験を行っている。当研究室では、このような超強磁場量子極限環境下で、カーボンナノチューブ、グラフェンや半導体ナノ構造での超強磁場磁気光学による電子状態の解明、超伝導体の臨界磁場、フラストレート量子スピン磁性体などの超強磁場磁化過程を通しての磁気物性の解明などを進めている。

新しく開発され完成した電磁濃縮法1000テスラ超強磁場発生装置。5 MJ と2 MJの高速コンデンサバンクから送り出される大電流 (max 8 MA) が集電板を経由して主コイルに流れる。最大充電電圧や電源からコイルへのエネルギー伝達効率などの装置の性能が向上したことで、1000 T 以上の室内実験世界最高磁場発生が見込まれる。1000テスラを超えた物性計測の開発を目指して建設を進めてきた。
電磁濃縮超強磁場発生装置で985テスラの磁場発生と磁場値の計測に成功した。ほぼ1000テスラに到達、2011年に嶽山グループが達成した730テスラの自己記録を大幅に更新した。上の図は磁場計測に用いたファラデー回転信号。挿絵は同じく嶽山により開発された新型の磁場発生コイル(銅内張コイル)とその両側に種磁場コイル。磁場検出コイルでは500テスラまで計測できて、それより強磁場はファラデー回転からの信号で測定された。

研究テーマ

  1. 100 T 以上の超強磁場発生と物性計測技術開発
  2. 超強磁場磁気光学効果
  3. 超強磁場磁化過程、超伝導体の臨界磁場