Dynamic control of heat flow using spin thermal conductivity film

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H04811
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Thin film/Surface and interfacial physical properties
• Research Institution: Tohoku 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
• 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

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.

Free Research Field

機能材料

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。