Material Science / Condensed Matter Physics group at Physics Lab.2006

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Last Update: Apr. 3, 2006
五月祭物性企画ではコンダクタンスの量子化、および液体窒素の沸騰停止の実験を行っています。
コンダクタンスの量子化はメゾスコピック系で起きる現象の一つとして取り上げました。 メゾスコピック系の物理とは大まかには「量子力学のレベルの系を人工的に作り出して研究する物理」のことを指します。 量子力学レベルの系を自在にデザインできることが強みであり、その系について実験を行うことで、予想の範疇内・範疇外の現象を観察・考察していくことができるというのがその面白さです。
コンダクタンスとは電気の流れやすさのことです。 身の回りの導線の場合は太ければ太い程電流が連続的に流れやすくなっていくのに対し、メゾスコピックスケールでは飛び飛びの値を取ります。 これを説明しようとすると「そもそも電気の流れやすさとは何だろう?」という疑問へとぶつかります。 コンダクタンスとは何か? そして何故飛び飛びの値を取るのか?  これらの疑問に説明を与えるため、今年は半導体や金属ナノワイヤを用いて様々な条件下でコンダクタンスの量子化について実験を行い、考察を加えて行きます。
液体窒素の沸騰停止は、目で見て何が起こっているかが分かりやすく、物理の基本的な知識だけでその考察が出来そうな実験として取り上げました。 液体窒素は沸点が -196℃の液体です。バラの花などを入れて凍らせる実験などに使われているのを見た事がある人も多いでしょう。 その液体窒素は 20℃程度の室温中では沸騰をしますが、ヘリウムガスを吹き込むことによって沸騰が一定時間停止することが知られています。 これは水の沸騰と比べると不思議な現象です。その具体的なメカニズムは明らかになっていません。その解明を目的として実験をし、考察を加えて行きます。
当日は、来場者の方にも実際に実験装置に触っていただき、楽しんでもらえれば幸いです。
物性班リーダー:伊與田英輝