北海道大学 研究シーズ集

Nanotechnology / Materials

耐高温材料の微細加工による赤外メタマテリアル

島田 敏宏 教授 Toshihiro Shimada
博士(理学)

中~遠赤外線を操る材料・デバイスの開発

中~遠赤外線の波長以下のパターンを持つヒーターや回折格子を作るとこれら電磁波を制御するデバイスを作れることが期待されます。我々は金属炭化物や酸化物の薄膜・積層・微細構造の作製法の開発と素子特性を研究しています。

研究の内容

電磁波の波長以下のスケールで微細加工された物質は電磁波の反射・透過を制御する働きがあります(メタマテリアルと呼ばれる)。3μm~1000μmの波長をもつ中~遠赤外線は熱の輻射にかかわる電磁波であるとともに、分子振動を励起させることができるため、分子の検出に使うことができます。熱にかかわる材料なので、耐熱性を持たせることにより他では実現できない応用が可能になります。我々は金属炭化物や酸化物などの様々な物性を持つ耐熱性材料に対するプロセス技術を研究するとともに、これら材料の赤外域での基礎物性を測定し、メタマテリアル設計につなげます。中~遠赤外線に対するメタマテリアルの作製により、分子検出用の狭線幅の中赤外発光素子や、輻射熱を制御する材料の作製を目指しています。

  • 耐熱材料合成用高周波加熱炉
    (常用2700℃、短時間3000℃)

  • 耐熱材料の微細加工の例

社会実装への可能性

  • ・狭線幅の中~遠赤外発光素子(センサー用)
  • ・輻射熱の制御と蓄積
  • ・中~遠赤外用光学素子

産業界や自治体等へのアピールポイント

耐熱性材料の新しい応用として、物性評価・素子設計・デバイス特性評価など、するべきことがたくさんあります。研究室に装置や手法がそろいつつあり、産業界のニーズに対しても解決策を提供できるとよいと思っています。

関連情報

2018/4/3公開