| 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 |
交付 (2022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 | 熱ふく射 / 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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| 研究実績の概要 |
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。これに対し本研究では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を目的とする。短距離秩序のみ非周期構造では電子と同様に光子のアンダーソン局在が生じ、非周期でもフォトニックバンドギャップが形成するといった特異な光学特性の発現が知られている。これらの現象に基づくスペクトル特性は本質的に構造欠陥の影響を受けにくいと考えられる。申請者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報告しており、本研究では構造パラメータが制御特性へ与える影響を明らかにし、非周期構造でも高いスペクトル制御性を有する技術を確立する。これにより、高いスペクトル制御特性を有するメタサーフェス大面積化技術を実現し、微細構造を用いたスペクトル制御技術の実用化を目指す。
本年度はNi基超合金のスピノーダル分解に起因するアモルファス配列構造において生じる高い波長選択吸収特性のメカニズムを理解するために平面波展開法を用いたバンド解析から計算される光子の状態密度解析および構造における電場解析を行った。その結果、アモルファス配列構造における光子の状態密度分布および電場分布には周期構造のものと異なる特徴があることが明らかとなり、これがアモルファス配列構造においてみられる欠陥の影響を受けにくい波長選択吸収特性につながっている可能性があることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度はNi基超合金のスピノーダル分解に起因するアモルファス配列構造において生じる高い波長選択吸収特性のメカニズムを理解するために、平面波展開法を用いたバンド解析から計算される光子の状態密度解析および構造における電場解析を行った。その結果、アモルファス配列構造における光子の状態密度分布および電場分布には周期構造のものと異なる特徴があることが明らかとなり、これがアモルファス配列構造においてみられる欠陥の影響を受けにくい波長選択吸収特性につながっている可能性があることが明らかとなった。当初目標としていた高い波長選択吸収特性の理解につながる研究結果が見出されていることから研究は概ね順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は解析的に示されたアモルファス配列構造における光子の状態密度分布および電場分布には周期構造のものと異なる特徴を生かすための構造配列検討を行い、さらにスペクトル制御性の観点からの最適な配列構造を見出し、スピノーダル分解に基づく自己組織化構造制御の幅を広げ様々な応用を可能とする技術の実現を目指す。
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