光の照射で電流に伴って生じる熱流を自在に制御できることを初めて実証 NIMSなど

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光照射による電流-熱流変換の制御

物質・材料研究機構(NIMS)と科学技術振興機構(JST)は2020年1月8日、磁性体に光を照射することで、電流に付随して生じる熱流の方向や分布を自在に制御できることを初めて実証したと発表した。ナノスケール電子デバイスにおいて重要となっている熱マネジメント技術への将来展開や、磁気、熱、光の相互作用に関する基礎物理、物質科学の発展が期待できる。

研究チームは、これまでスピンカロリトロニクス(スピントロニクスと熱効果の融合研究領域)と全く接点の無かった光磁気記録の技術に注目。スピンを光で制御することによる新しい熱エネルギー制御機能を創出した。

磁性体中の光が照射された部分は今回実証した手法により、光の偏光状態に依存して電流に伴う熱流の方向を局所的に変えられる。これによって、自在に熱電効果で発生する温度変化分布をデザインできるという。

実証実験に用いた物理現象は、磁気、熱、光の相互作用に起因するもので、従来のペルチェ効果とは異なる原理によって駆動される。今後、光に応答する磁性体が示す熱電効果の微視的起源の解明と新材料開発を進め、電子デバイスの効率向上、省エネルギー化に資する熱マネジメント技術への応用を目指す。

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