2022-03-25 大阪大学,科学技術振興機構
ポイント
- 従来は原子スケールの熱流を可視化する手段がなく、原子スケールの熱輸送状態を直感的に把握することができなかった。
- 原子スケールでモデル化された熱流を３次元空間分布として可視化する数値解析技術を開発。
- 原子スケールの熱流構造に基づく熱輸送メカニズムの解明や熱輸送制御が期待される。
大阪大学 大学院工学研究科の藤原 邦夫 助教（ＪＳＴ さきがけ研究者兼務）、芝原 正彦 教授らの研究グループは、分子動力学法に基づき原子スケールの熱流構造を可視化する数値解析技術を開発しました。
原子スケールにおける熱輸送のメカニズム解明と制御は、新規熱輸送デバイスの創製、エネルギー利用の高効率化のために重要です。ですが従来は、原子スケールにおいて熱流を空間分布として可視化する手段がなく、原子スケールの熱輸送状態を直感的に把握することができませんでした。
本研究グループは、古典分子動力学法に基づき、単原子スケール以下の局所領域で定義される熱輸送量を算出できる数値解析手法を開発し、固体と液体の接する界面において、モデル化された熱流を単原子スケールで可視化することに成功しました。
原子スケールの熱流構造に基づき、熱輸送メカニズムの解明や熱輸送の制御が期待されます。また、半導体製造プロセスのような原子スケールのものづくりに必要な汎用はんよう的なシミュレーション技術になると期待されます。
本研究成果は、２０２２年３月２５日（金）（日本時間）に米国科学誌「Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｅ」のオンライン版で公開されました。
本研究は、ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業 個人型研究（さきがけ）「単原子スケール非平衡熱輸送場の分子動力学解析」、日本学術振興会（ＪＳＰＳ） 科学研究費助成事業の一環として行われました。
＜論文タイトル＞
- “Thermal Transport Mechanism at Solid˗liquid Interface based on the Heat Flux Detected at a Sub-atomic Spatial Resolution”
- ＤＯＩ：10.1103/PhysRevE.105.034803
＜お問い合わせ先＞
＜研究に関すること＞
藤原 邦夫（フジワラ クニオ）
大阪大学 大学院工学研究科 助教
芝原 正彦（シバハラ マサヒコ）
大阪大学 大学院工学研究科 教授
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
嶋林 ゆう子（シマバヤシ ユウコ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
＜報道担当＞
大阪大学 工学研究科 総務課 評価・広報係
科学技術振興機構 広報課
