2014年7月28日
野田進 工学研究科教授、浅野卓 同准教授、井上卓也 同博士課程学生等は、物体からの熱輻射を超高速に制御することに、世界で初めて成功しました。
本研究成果は、英国の学術誌「Nature Materials」誌の電子版に7月28日（日本時間）に出版されました。
研究者からのコメント
左から野田教授、浅野准教授、井上博士课程学生
今回の成果は、热辐射のもつ「幅広过ぎるスペクトル」および「オン?オフに时间がかかりすぎる」という二つの课题を同时に克服することに世界で初めて成功したという点で、非常に重要な成果と言えます。また今回の成果は、「热辐射」という物体から外部へのエネルギー移动の现象を、时间轴上で高速に制御することが出来るようになったことを意味するため、多くの新しい物理现象の発现にもつながるものと考えられます。
さらに、実用的な视点からみれば、今回実証した狭帯域な热辐射の高速変调动作は、赤外线を利用した环境?バイオ分野のセンシング、イメージング等の応用において、极めて有用な要素技术になることが期待され、超小型?安価?低消费パワーな分析が実现できると考えられます。
概要
一般に、物体を加热すると、物体と光の相互作用に基づいた热辐射と呼ばれる现象が生じ、物体から光が放射されるようになります。白热电球や太阳などは、まさしく、この现象に基づいて光を放射します。しかしながら一般に、加热された物体からの热辐射をオン?オフするためには、物体自体を温めたり冷やしたりする必要があるため、そのオン?オフには相当时间（数秒から速くとも100分の1秒程度）がかかるという问题がありました。
そこで今回、同研究グループは、物体の温度を上げたり?下げたりするのではなく、物体と光の相互作用そのものを电気的に変化させることにより、热辐射を超高速に制御するという全く新しい方法を见出しました。その结果、物体からの热辐射のオン?オフ时间が、従来の6000倍以上も高速に出来るようになりました。この成果は、物理的に大変兴味深い発见であるだけでなく、各种の环境モニターやバイオ分析用の新しい赤外线光源の実现にもつながり、さまざまな新しい応用をもたらすものと期待されます。
図： （a）電圧により輻射パワーを変化させることができる熱輻射光源の模式図、（b）量子井戸内に電子が存在する場合（左）と存在しない場合（右）の熱輻射発生の模式図。量子井戸には、離散化された二つのエネルギー状態が存在し, 電子は加熱されるとこの二つのエネルギー状態間の遷移を繰り返す。（c）PNダイオードに電圧を印加した際の量子井戸内の電子密度の変化。電圧を印加すると、量子井戸に存在する電子数が減少する。（d）作製光源から生じる熱輻射パワーが印加電圧により変化する様子
详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
Takuya Inoue, Menaka De Zoysa, Takashi Asano and Susumu Noda
"Realization of dynamic thermal emission control"
Nature Materials Published online 27 July 2014
掲载情报
- 日刊工業新聞（7月28日 22面）および日本経済新聞（7月29日 14面）に掲載されました。
