열은 고체 중을 사방 팔방으로 확산하기 때문에, 특정 방향으로 열을 보다 많이 흘릴 수 없고, 보다 고도의 열 매니지먼트를 필요로 하는 디바이스 등으로, 열류 제어에 대한 기대가 높아지고 있다.그러나 열에 관해서는 일렉트로닉스와 포토닉스와 달리 큰 스케일로의 취급이 주로, 나노기술을 적극적으로 이용하여 열전도를 고도로 취급하는 연구가 시작된 것은 최근이다.

　연구에서는 실리콘 박막에 규칙적으로 나노 사이즈의 원공을 배열하고 열의 운반자인 포논이 직선적으로 이동하는 구조를 형성함으로써 열류에 지향성을 갖게 할 수 있음을 실증 했다.그리고 포논의 지향성을 이용하여 포논이 한 점에 집중되도록 방사상으로 공공을 배치하여 렌즈와 같은 구조를 형성한 결과, 열류를 100nm 정도의 극히 좁은 영역에 집열하는 것에 세계 에서 처음으로 성공했다.

　이 연구 성과는 고체 중에서의 열류 제어에 새로운 옵션을 가져와 포논 엔지니어링 분야의 기초 연구를 발전시켜 고도의 열 매니지먼트가 요구되는 반도체 분야에의 응용을 기대할 수 있다.반도체 등에 있어서의 방열 성능의 향상이나 지금까지 의식되어 있지 않았던 열류의 지향성을 고려하여 적극 이용하는 구조 설계, 국소적인 열류나 온도 분포를 필요로 하는 계에의 이용이 생각된다.고도의 열제어는 방열 문제 해결 등을 통해 일렉트로닉스나 포토닉스의 추가 발전에 기여할 것으로 기대할 수 있다고 한다.

논문 정보:【nature communications】Heat guiding and focusing using phononic nanostructures