| Project/Area Number |
21H02032
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
SATOH Norifusa 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主幹研究員 (00509961)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
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| Keywords | 多段階無機合成 / フォノニック構造 / 熱伝導率測定 |
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| Outline of Research at the Start |
熱伝導を制限もしくは禁止しうる３次元THzフォノニック構造を実現するには 1 nm 程度の室温フォノンの波長と同程度のドット周期構造をアモルファス材料中に構築する必要がある。このような極微細なため熱力学的に不安定な周期構造を原子精度で構築するため、強固なイオン性共有結合からなる酸化物に着目し、独自の原子制御ドット堆積と原子層堆積（ALD）を組み合せた「多段階無機合成」を提唱している。本研究では多核金属錯体から合成されるドット前駆体の配位子サイズとALD膜厚でドット周期の制御を行い、ドット周期と熱伝導率の関係を明らかにし、THzフォノンの侵入を阻む熱絶縁の検証をする。
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| Outline of Final Research Achievements |
To inhibit thermal conduction with a three-dimensional phononic structure, we need to construct a dot periodic structure with periodicity of less than 1 nm close to the wavelength of room-temperature phonon in an amorphous matrix. To construct thermodynamically unstable fine structure in atomic precision, I have focused on strong ionic covalent bond of oxides and proposed "multistep inorganic synthesis" combining my original atomically controlled dot deposition and atomic layer deposition (ALD). In this study, we confirmed low thermal conductivity based on a phononic contrast between the molecular-based dots originated to dot precursor and amorphous ALD layers.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
脱炭素社会の実現に向けて熱供給と熱需要の空間のズレを解消する必要がある。電力発電時に一次エネルギーのうち約6割が排熱として使われずに捨てられている一方で、捨てられている熱エネルギーとほぼ同量であって最終利用エネルギーのうち約7割に相当する燃料が熱用途のために別途、投下されている 。電力発電所から都市部に輸送されている電気と熱を比較すると、熱は電気の様に絶縁できなかったため輸送中に熱が逃げてしまい、定めた方向へ異方性もって熱を長距離輸送ができていない、熱を操れていなかったといえる。 熱絶縁はエネルギーの高効率利用に資する基盤技術となりうる。
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