Multistep inorganic synthesis of three-dimensional THz phnonic structure and thermal insulation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02032
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• 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)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 多段階無機合成 / フォノニック構造 / 熱伝導率測定

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.

Free Research Field

化学

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。