2022 Fiscal Year Annual Research Report
超局所領域熱拡散率測定法の開拓と高分子階層構造における熱伝導の学理解明
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22H02137
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森川 淳子 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (20262298)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 芽久哉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (90872440)
高見澤 聡 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 教授 (90336587)
後藤 仁志 豊橋技術科学大学, 情報メディア基盤センター, 教授 (60282042)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 熱拡散率 / ナノプローブ / 界面 / 温度波熱分析法 / 超高速熱分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低炭素社会へ向けた技術変革期の中で、省エネルギーに向けた熱制御技術の革新が求められており、その中で高分子が果たす役割はますます重要になっている。本研究では高分子の特徴的な階層構造における熱的な界面とは何かという問いを中心に、ナノスケール熱的界面の定義や熱抵抗の実測のための計測技術を開発し、高分子熱設計の高精度化に資する基盤技術の形成を目指す。具体的には、加熱可能なAFM探針を用いてナノスケール加熱点を生成し、その加熱に対する温度応答をナノスケール熱電対で計測し、これまでの熱物性計測の空間分解能を飛躍的に向上させる計測システムを構築する。
本年度は I. 測定手法、対象サンプルの検討、調査として ①測定手法の検討、他のミクロスケール熱物性値計測手法の調査②温度波計測用微細熱電対アレイ回路のデザインの検討を行った。接触によりカンチレバー熱電対ナノプローブの熱起電力（EMF）の直流成分が大きく変化する（試料表面近傍の垂直温度勾配が大きく変化する）現象を利用して、プローブ先端と試料表面の接触位置を定義する方法を見出し、局所領域における精度良い熱拡散率を得た。ナノスケールリソグラフィーの手法として用いられる加熱プローブを、ナノスケールの加熱手法として用いることについても検討を開始した。
II. 動的過程の熱伝導：非平衡高速過冷却下のプロセッシング過程の構造形成に熱伝導の及ぼす影響の定量化を試みるため、機能性熱制御材料の設計指針を検討するため、高速IRサーモグラフィーと組み合わせて超高速ナノカロリメトリーを実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、ミクロスケール熱物性測定に関する測定手法の検討、ミクロスケール温度センサーの作成方針・デザインの検討を進めた。カンチレバー型ナノプローブを用いる局所熱拡散率測定では、接触により熱電対ナノプローブの熱起電力（EMF）の直流成分が大きく変化する（試料表面近傍の垂直温度勾配が大きく変化する）現象を用いて、プローブ先端と試料表面の接触位置を定義する方法を確立した。一方、ナノスケールリソグラフィーの手法として用いられる加熱プローブを、ナノスケールの加熱手法として用いることについて、センサーとの組み合わせ、および測定にあたってのジオメトリーの設計を開始、実験装置については、ナノスケールのリソグラフィー手法として使用される方法論の本研究への適用について、検討を開始するなど、単一のナノシステム計測によって完結する、センサー構築から計測までの方法論を確立する目的に向かって準備を開始している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の成果と進捗状況に鑑み、ソフトマテリアルの局所領域熱拡散率測定に関するナノセンシング周期加熱法の高精度化についての検討を継続するとともに、ナノスケールリソグラフィーの手法として用いられる加熱プローブを、ナノスケールの加熱手法として用いるナノヒーティングについて、実際に計測を開始するための試料選定、測定系の設定・構築を進める。特に、ナノヒーティングに関する位置制御と、熱的界面の検知を、加熱側から行う場合の方法論を検討する。併せて、イメージング測定に向けてのセンサーや制御システムの設計準備を開始する。および、動的熱プロセスへの適用について、これまで開発してきた種々の方法論との同時測定についても検討する。
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[Journal Article] Polariscopy with optical near-fields2022
Author(s)
Meguya Ryu、Ng Soon Hock、Han Molong、Anand Vijayakumar、Katkus Tomas、Vongsvivut Jitraporn、Appadoo Dominique、Nishijima Yoshiaki、Juodkazis Saulius、Morikawa Junko
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Journal Title
Nanoscale Horizons
Volume: 7
Pages: 1047～1053
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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