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Dynamic control of heat flow using spin thermal conductivity film

Research Project

Project/Area Number 17H04811
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Thin film/Surface and interfacial physical properties
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

TERAKADO Nobuaki  東北大学, 工学研究科, 助教 (90466441)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥25,090,000 (Direct Cost: ¥19,300,000、Indirect Cost: ¥5,790,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2018: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2017: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Keywords熱伝導 / マグノン / サーモリフレクタンス / イオン液体 / ラマン散乱 / 熱マネジメント / 熱制御 / レーザーパターニング / スピン熱伝導 / 熱流制御 / 熱スイッチング / 薄膜
Outline of Final Research Achievements

Owing to miniaturization and high integration in semiconductor devices, the integrated heat and its fluctuation causes degradation of performance and precision. To solve it, we aim to develop a new material that can electrically control heat flow. In this work, we focused on spin ladder materials (La5Ca9Cu24O41) whose heat carrier is a unique particle, magnon. We proposed and fabricated a prototype for the dynamic control and demonstrated that magnons and their thermal conduction can be electrically controlled by an application of voltage via an ionic liquid.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

熱伝導の量やその方法を電場や磁場などの外場によって自由自在に制御するという研究はこれまでも報告されてきたが、マグノン熱伝導物質に着目してその動的制御性を実証したものは本研究が初めてである。マグノン熱伝導物質は他の熱制御物質と比べて熱伝導率が高くその制御幅も広いという利点がある。よってスマートな排・集熱や温度管理が必要とされる未来の高度熱マネジメント社会における基盤材料としての応用展開が期待される。

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (38 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (36 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] マグノン熱伝導を利用した熱流の電気的制御2021

    • Author(s)
      寺門信明, 高橋儀宏, 藤原巧
    • Journal Title

      クリーンエネルギー

      Volume: 30 Pages: 8-14

    • NAID

      40022456111

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    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 14468-14468

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70835-z

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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-01-27  

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