• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

スピン熱伝導性薄膜による能動的熱流制御

研究課題

研究課題/領域番号 17H04811
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関東北大学

研究代表者

寺門 信明  東北大学, 工学研究科, 助教 (90466441)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2018年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2017年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード熱伝導 / 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
研究成果の概要

半導体素子の超微細化に伴い排熱の集積やその変動がパフォーマンスや精度に甚大な悪影響を及ぼすことが問題となっている。この解決のために我々は熱流を電気的に制御できる材料の開発を目指した。本研究ではマグノンと呼ばれる特殊な粒が熱を輸送するスピン梯子系物質(La5Ca9Cu24O41)に着目した。熱制御素子のプロトタイプを提案・作製し、イオン液体を用いた電圧印加によってマグノンとその熱伝導を動的に制御できることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] マグノン熱伝導を利用した熱流の電気的制御2021

    • 著者名/発表者名
      寺門信明, 高橋儀宏, 藤原巧
    • 雑誌名

      クリーンエネルギー

      巻: 30 ページ: 8-14

    • NAID

      40022456111

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic control of heat flow using a spin-chain ladder cuprate film and an ionic liquid2020

    • 著者名/発表者名
      Terakado Nobuaki、Nara Yoshinori、Machida Yuki、Takahashi Yoshihiro、Fujiwara Takumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 14468-14468

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70835-z

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 動的な熱・温度制御を指向したイオン液体塗布La-Ca-Cu-O系配向膜の作製とRaman分光2021

    • 著者名/発表者名
      石川 千歳, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      第12回日本セラミックス協会マテリアル・ファブリケーション・デザイン研究会ハイブリッドセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 熱流の電界制御に向けたマグノン熱伝導性ナノシートの創製と形成機構解明2021

    • 著者名/発表者名
      木下 大也, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 基板加熱またはポストアニールによるマグノン熱伝導薄膜の構造配向化2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺 祥太, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マグノン熱伝導性配向薄膜におけるラマンスペクトルとその電界効果2021

    • 著者名/発表者名
      石川 千歳, 渡辺 祥太, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2021年年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 動的熱制御幅の向上を指向したマグノン熱伝導性ナノシートの創製2021

    • 著者名/発表者名
      木下 大也, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2021年年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] La5Ca9Cu24O41 マグノン熱伝導結晶のナノシート化とその形成機構2020

    • 著者名/発表者名
      木下 大也, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      2020年第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 基板加熱によるスピン熱伝導薄膜の高配向成膜と熱伝導率の測定2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺 祥太, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      令和2年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マグノン熱伝導結晶のナノシート化とその形成機構2020

    • 著者名/発表者名
      木下 大也, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      2020年応用物理学会東北支部第75回学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物ガラス・薄膜を用いた熱制御材料の開発2020

    • 著者名/発表者名
      寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      第33回日本セラミックス協会秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 熱流の電界制御に向けたLa-Ca-Cu-O系スピン熱伝導性ナノシートの創製2020

    • 著者名/発表者名
      木下 大也, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会 (発表成立)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マグノン熱伝導性La-Ca-Cu-O薄膜における熱キャリアの電界制御2020

    • 著者名/発表者名
      奈良 由紀, 寺門 信明, 渡辺 祥太, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会 (発表成立)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Impact of electric field and grain size on thermal conductivity of spin thermal conductivity film2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Nara, N. Terakado, Y. Takahashi, T. Fujiwara
    • 学会等名
      2nd Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of thin film in low-dimensional spin system toward electric control of thermal conductivity2019

    • 著者名/発表者名
      N. Terakado, Y. Machida, Y. Nara, S. Watanabe, Y. Takahashi, T. Fujiwara
    • 学会等名
      2nd Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electric field-induced change of structure and thermal conductivity in spin thermal conductivity film2019

    • 著者名/発表者名
      N. Terakado, Y. Machida, Y. Nara, Y. Takahashi, T. Fujiwara
    • 学会等名
      25TH INTERNATIONAL CONGRESS ON GLASS
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Orientation of spin thermal conductive film of Sr-Cu-O system for active heat control2019

    • 著者名/発表者名
      S. Watanabe, N. Terakado, Y. Takahashi, T. Fujiwara
    • 学会等名
      25TH INTERNATIONAL CONGRESS ON GLASS
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] b軸配向したスピン梯子系Sr14Cu24O41スパッタ膜の形成機構とその熱伝導率2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺 祥太, 奈良 由紀, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      2019年第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 熱流の電気制御を指向したスピン梯子系薄膜の作製と熱物性2019

    • 著者名/発表者名
      奈良 由紀, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      令和元年度公益社団法人日本セラミックス協会 東北北海道支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Electric control of heat flow by using spin thermal conductivity material2019

    • 著者名/発表者名
      N. Terakado
    • 学会等名
      The Future of Topological Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 熱の電界制御に向けたLa-Ca-Cu-O系スピン熱伝導性物質の作製と周波数領域サーモリフレクタンス法による熱伝導性評価2019

    • 著者名/発表者名
      奈良 由紀,寺門 信明,高橋 儀宏,藤原 巧
    • 学会等名
      第57回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] La-Ca-Cu-O系スピン熱伝導性薄膜における粒径と物性値の関係2019

    • 著者名/発表者名
      奈良 由紀,寺門 信明,高橋 儀宏,藤原 巧
    • 学会等名
      第66回 応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 熱のアクティブ制御に向けたスピン熱伝導性薄膜の配向制御2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺 祥太,寺門 信明,高橋 儀宏,藤原 巧
    • 学会等名
      第66回 応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Electric-field Control of Spin Ordering and Heat Flow In Spin ThermalConductivity Material Oral Contribution2018

    • 著者名/発表者名
      N. Terakado, Y. Machida, Y. Nara, Y. Takahashi, T. Fujiwara
    • 学会等名
      Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of La-Ca-Cu-O spin thermal conductivity thin film having sandwich electrodes for application to electric-field control of heat flow2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Machida, N. Teracado, Y. Takahashi, T. Fujiwara
    • 学会等名
      Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of thermal properties oin spin thermal conductivity La-Ca-Cu-O film by frequency-domain thermoreflectance2018

    • 著者名/発表者名
      奈良 由紀,寺門 信明,髙橋 儀宏,藤原 巧
    • 学会等名
      第50回日本セラミックス協会ガラス部会夏期若手セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] La-Ca-Cu-O系スピン熱伝導性薄膜の熱伝導率評価と電界効果2018

    • 著者名/発表者名
      奈良 由紀,寺門 信明,高橋 儀宏,藤原 巧
    • 学会等名
      公益社団法人日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] La-Ca-Cu-O系スピン熱伝導性薄膜の電界印加下における熱伝導率評価2018

    • 著者名/発表者名
      奈良 由紀,寺門 信明,高橋 儀宏,藤原 巧
    • 学会等名
      光ファイバ応用技術研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 熱流の電気制御に向けたLa-Ca-Cu-O系スピン熱伝導性薄膜の作製と非弾性光散乱2018

    • 著者名/発表者名
      町田 雄気,寺門 信明,高橋 儀宏,藤原 巧
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 熱を能動的に制御できる材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      寺門 信明
    • 学会等名
      第49回日本セラミックス協会ガラス部会夏期若手セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スピン熱伝導材料による熱流の時空間制御2017

    • 著者名/発表者名
      寺門 信明
    • 学会等名
      平成29年度第三回ガラス科学技術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Heat flow control by spin thermal conductivity materials having ordered/disordered structures2017

    • 著者名/発表者名
      N. Terakado, R. Takahashi, Y. Yamazaki, Y. Takahashi, T. Fujiwara
    • 学会等名
      The 12th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology including Glass & Optical Materials Division Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Systhesis of spin thermal conductivity La-Ca-Cu-O thin films for micro-thermal management2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Machida, N. Terakado, R. Takahashi, Y. Takahashi, T. Fujiwara
    • 学会等名
      RIEC International Symposium on Photonics and Optical Communications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation and control of spin odering in spin thermal conductivity La-Ca-Cu-O films for active thermal management2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Machida, N. Terakado, R. Takahashi, Y. Takahashi, T. Fujiwara
    • 学会等名
      Phyotocatalysis 2 & SIEMME'23 Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] La-Ca-Cu-O系スピン熱伝導性薄膜の構造調査と磁気秩序の制御2017

    • 著者名/発表者名
      町田 雄気、寺門 信明、髙橋 良輔、髙橋 儀宏、藤原 巧
    • 学会等名
      第49回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ITO/SiO2/La-Ca-Cu-O/ITO多層膜の作製と能動的熱流制御に向けた磁気秩序の電界制御2017

    • 著者名/発表者名
      町田 雄気、寺門 信明、髙橋 儀宏、藤原 巧
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Si基板上へのLa-Ca-Cu-O系スピン熱伝導率の作製と薄膜熱伝導性評価2017

    • 著者名/発表者名
      奈良 由紀、寺門 信明、髙橋 儀宏、藤原 巧
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of structure and spin ordering in spin thermal conductivity La-Ca-Cu-O thin films for active thermal management2017

    • 著者名/発表者名
      町田 雄気、寺門 信明、髙橋 儀宏、藤原 巧
    • 学会等名
      第49回日本セラミックス協会ガラス部会夏期若手セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi