| 研究課題/領域番号 |
21K04894
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29030:応用物理一般関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
清水 信 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60706836)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 太陽光 / 熱ふく射 / アモルファス / スピノーダル分解 / フォトニック構造 / アンダーソン局在 / ナノ構造 / 自己組織化 / 近距離秩序 / メタサーフェス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
従来の人工構造表面（メタサーフェス）による熱輻射スペクトル制御技術では構造の周期性、均一性が放射特性に大きく関与するため、大面積作製プロセスにおいて発生する構造欠陥によって熱輻射スペクトル制御性能が大きく低下してしまう。これに対し本研究ではスピノーダル分解に基づくアモルファス配列構造作製技術を用い、構造の短距離秩序性に基づく光子のアンダーソン局在効果の発現といった現象に基づき、構造パラメータが制御特性へ与える影響を明らかにすることで構造欠陥の影響を受けにくい熱輻射スペクトル制御技術の実用化に向けたメタサーフェス大面積作製技術を実現する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、周期の異なる配列構造の吸収特性を解析し、構造欠陥が吸収特性に与える影響を評価した。周期性の高い正方格子構造とハニカム構造では欠陥の導入に比例して吸収率が低下する一方、周期性はないが短距離秩序のある六角配置ハニカム構造では吸収率の低下が僅かであることが示された。また、平面波展開法で計算したバンド構造を基にした光子状態密度図から、アモルファス構造は短距離秩序を有する六角配置ハニカム構造と似た特性を示し、バンドギャップ的な状態密度の減少が多くの周波数領域で見られる、これが欠陥に対する吸収ピーク低下を抑制する要因となっていることが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の人工構造表面（メタサーフェス）による熱輻射スペクトル制御技術では構造の周期性、均一性が制御特性に大きく関与するため、大面積作製プロセスにおいて発生する構造欠陥によって熱輻射スペクトル制御性能が大きく低下してしまうという課題があった。本研究では短距離秩序のみ非周期構造においてフォトニックバンドギャップ的な光子状態密度の変調が生じることを示し、これに基づく吸収ピークは構造欠陥の影響を受けにくいことを示した。この成果によって、スピノーダル分解に基づくアモルファス配列ナノ構造を用いた大面積メタサーフェスの実現が期待される。
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