【研究分野】ナノマイクロシステム

【研究領域課題番号】17H01049 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

MEMS / TEM / その場観察 / 機械試験 / 熱伝導 / 材料力学 / マイクロマシン / ナノマイクロメカニクス / 電子顕微鏡 / MEMS・ＮＥＭＳ

【研究成果の概要】

本研究では、ナノ物質に特異的な現象の解明を目指し、多様な刺激をナノ物体に与え、その電気・機械・熱的な特性の時間変化をTEMの可視化観測と並行して測定できる汎用の実験系を構築した。薄膜試料の破壊試験には数十μNの力が必要であり、一般的なマイクロマシンでこの発生力を実現するのは難しい、このため透過型電子顕微鏡の磁場によるローレンツ力を利用して高い駆動力を発生するMEMSを開発した。これを用いて薄膜の破壊試験を透過型電子顕微鏡の内部で行った。さらに、ヒーターと熱センサーをMEMSに集積することで、透過型電子顕微鏡の内部でできる実験系を構築し、熱試験を遂行できた。

【研究の社会的意義】

(1)機械試験: 自動車、発電所のタービンなどの機械製品の性能や寿命はその材料の性質に強く依存している。今まで膨大な試行錯誤の中で経験的に良い材料を見つけてきたが、さらなる性能向上のためには原子がどのように材料の特性に寄与するか理解する必要があるので、本実験系は従来の機械製品のさらなる性能向上に必要な設計指針の提案による貢献が期待できる。
(2)熱試験: フォノン散乱や近接場輻射など、ナノスケールの熱伝導を効率的に活用する技術に注目が集まっている。ただナノスケールのギャップを見ながら熱伝達を計測できる実験系はないので、本実験系は熱エネルギーの有効活用に必要な評価手法としての貢献が期待できる

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】43,940千円 (直接経費: 33,800千円、間接経費: 10,140千円)