共同研究・競争的資金等の研究課題

2020年7月 - 2022年3月

メタサーフェスを用いた極低温用放射デバイスに関する研究

日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

課題番号
20K21049
体系的課題番号
JP20K21049
配分額
(総額)
5,460,000円
(直接経費)
4,200,000円
(間接経費)
1,260,000円

本研究は、赤外天文衛星等に適用する「極低温用ラジエータ」の開発を目的とする。具体的には、MIM(Metal-Insulator-Metal)構造を用いて、30K程度の黒体ふく射のピーク波長である100um付近を中心に、広い波長域にわたって大きな放射率を備える材料を開発する。現在のところ、極低温で高放射率を示す適切な材料は存在しない。極低温域における赤外放射の波長は長く、従来の材料を使って放射率を高めるためには、材料を厚くする必要がある。しかし、この方法は、質量増加、コンタミ増加、熱抵抗増加などを招くため、適切な方法とは言えない。そこで、MIM構造と呼ばれる人工的な共振構造を作り、厚さが薄くても長波長の電磁波に対する吸収(=放射)が大きくなる材料を開発する。方法としては、電磁波解析コードを用いてMIM構造を設計、MEMS(Micto Electro Mechanical Systems)技術を使って試料を作成し、FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)を使って反射スペクトルを測定することによって性能の評価を行う。
2020年度は、共振波長の広帯域化を目指し、MIM構造の周期構造の大きさを単一ではなく、複数の共振点を持つように大きさを変化させた。その結果、40~70umの広い波長域で反射率が低下、すなわち、吸収率(=放射率)が大きくなっていることが確認できた。
2021年度は、共振波長のさらなる広帯域化を目指し、MIM構造を多段化した。具体的には、多段化した周期構造の間に異なる誘電体を用いることによって共振点を増やした。その結果、50~110umの広い波長域で反射率が低下、すなわち、吸収率(=放射率)が大きくなっていることが確認できた。

リンク情報
KAKEN
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20K21049
ID情報
  • 課題番号 : 20K21049
  • 体系的課題番号 : JP20K21049