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2021 年度 研究成果報告書

固液複合系によるスマート熱輸送制御

研究課題

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研究課題/領域番号 20K20897
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分13:物性物理学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

長谷川 哲也  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10189532)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワード熱輸送制御 / ハイブリッド材料 / 相転移
研究成果の概要

スマート熱輸送制御デバイスの実現に向けて、主に相転移材料の検討を行った。中でも、Ti3O5のフリースタンディング膜の作成は大きな成果といえる。Ti3O5は様々な外部刺激により相転移を起こす材料として知られているが、薄膜や単結晶の作成例はほとんどなかった。本研究では、水溶性の犠牲層上に成膜し、犠牲層を溶解、剥離させることで、Ti3O5のフ リースタンディング単結晶薄膜を得た。フッ素導入により電子物性を大幅に制御できる系の探索にも注力した。その結果、Ni系およびRu系層状ペロブスカイトで、フッ素の導入による金属-絶縁体転移を見出した。イオン液体中での無機材料のナノ構造作成にも着手した。

自由記述の分野

固体化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属-絶縁体転移を示す材料の熱制御への利用はこれまでも模索されてきたが、フォノンによる熱伝導の寄与が大きく、かつ薄膜の場合には基板を流れる熱流が加わるため、十分なON/OFF比を確保できなかった。本研究では、フォノンによる熱輸送を低減できる可能性のあるナノ薄膜化と、基板からの剥離によるフリースタンディング膜作製を技術基盤とし、これに相転移の外場制御とイオン液体とのハイブリッド化を組み合わせることで、熱輸送制御に新たなコンセプトをもたらすものである。本研究の成果はデバイス実現に向けて、その端緒を開いたものといえる。

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公開日: 2023-01-30  

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