固体内の熱、一点に集中−東大が成功、半導体の発熱制御に道

東京大学生産技術研究所付属マイクロナノ学際研究センターの野村政宏准教授らは、固体中で熱を特定の方向に流し、一点に集めることに成功した。熱はこれまで方向性なく固体中を拡散すると考えられてきた。熱の制御に新たな選択肢を与え、半導体チップなどの発熱の問題の解決が見込める。英科学誌ネイチャー・コミュニケーションズに掲載された。

シリコン薄膜にナノメートルサイズ（ナノは１０億分の１）の円孔を規則正しく並べ、熱伝導における熱の運び手である「フォノン」が直線的に移動できる構造を形成。フォノンの指向性を利用し、フォノンが一点に集中するよう、放射状に空孔を配置してレンズのような構造を作った。

これによって熱流に指向性を持たせ、１００ナノメートル程度のごく狭い領域に集熱できることを実証した。

熱は通常、固体中を四方八方に拡散するため、特定の方向に多く流すことは困難。だが、熱を制御できるようになれば、半導体における放熱性能の向上や、熱流の指向性を考慮した構造設計の最適化などにつながる可能性がある。フォノンエンジニアリング分野の基礎研究の発展にも貢献する。