HOME > Profile > HIRAI, Takamasa
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- 305-0047 1-2-1 Sengen Tsukuba Ibaraki JAPAN [Access]
Research
PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.
Research papers
- Takamasa Hirai, Fuyuki Ando, Hossein Sepehri-Amin, Ken-ichi Uchida. Hybridizing anomalous Nernst effect in artificially tilted multilayer based on magnetic topological material. Nature Communications. 15 [1] (2024) 9643 10.1038/s41467-024-53723-2 Open Access
- Koichi Oyanagi, Hossein Sepehri-Amin, Kenta Takamori, Terumasa Tadano, Takumi Imamura, Ren Nagasawa, Krishnan Mahalingam, Takamasa Hirai, Fuyuki Ando, Yuya Sakuraba, Satoru Kobayashi, Ken-ichi Uchida. Simultaneous achievement of large anomalous Nernst effect and reduced thermal conductivity in sintered polycrystalline topological Heusler ferromagnets. Acta Materialia. 296 (2025) 121239 10.1016/j.actamat.2025.121239 Open Access
- Ravi Gautam, Takamasa Hirai, Abdulkareem Alasli, Hosei Nagano, Tadakatsu Ohkubo, Ken-ichi Uchida, Hossein Sepehri-Amin. Creation of flexible spin-caloritronic material with giant transverse thermoelectric conversion by nanostructure engineering. Nature Communications. 15 [1] (2024) 2184 10.1038/s41467-024-46475-6 Open Access
Presentations
- LEE, Yebin, ANDO, Fuyuki, HIRAI, Takamasa, Rajkumar Modak, SEPEHRI AMIN, Hossein, UCHIDA, Kenichi. Giant transverse thermoelectric conversion by zero-field hybridization of anomalous Nernst and off-diagonal Seebeck effects. The 41st International and 7th Asian Conference on Thermoelectrics (ICT/ACT 2025). 2025
- HIRAI, Takamasa. Hybrid transverse magneto-thermoelectric conversion in artificially tilted multilayers. IcAUMS2025 (International Conference of Asian Union of Magnetics Societies). 2025 Invited
- LEE, Yebin, ANDO, Fuyuki, HIRAI, Takamasa, Rajkumar Modak, SEPEHRI AMIN, Hossein, UCHIDA, Kenichi. Zero-field hybridization of anomalous Nernst and off-diagonal Seebeck effects in artificially tilted multilayers. 第72回応用物理学会春季学術講演会. 2025
Published patent applications
- 横型熱電効果の計測装置及び方法 (2024)
- ハイブリッド横型熱電温度変調素子およびこれを用いた温度変調方法 (2025)
- ハイブリッド横型熱電発電素子およびこれを用いた発電方法 (2025)
Society memberships
応用物理学会, 日本磁気学会
Research Center for Magnetic and Spintronic Materials
外場によるアクティブな熱エネルギー制御機能・原理の創出
スピンカロリトロニクス,熱マネジメント,熱電・熱スピン変換,熱量効果,ナノスケール熱伝導
Overview
現代のエレクトロニクス社会では、IT関連機器の小型化・高性能化・多様化が目覚ましい速度で進行している一方で、発熱によるエネルギーロスや電子機器の信頼性低下など“熱”が引き起こす問題も増加している。このような問題に対処すべく、熱エネルギーを高度に制御・利用するための熱マネジメント技術の発展が必要不可欠になっている。これまでにも様々な“熱”に関する物理現象の報告や優れた熱特性を有する物質の調査が成されてきたが、本研究が目指す先は、磁場や電場などの外場を用いて、一度作製した物質の熱特性を後天的かつ能動的に制御・変調することで、これまで得られなかった新たな熱エネルギー制御機能を創出することにある。
Novelty and originality
● 外場を用いた能動的熱エネルギー制御原理・機能の実証
● 従来の熱工学やスピントロニクスにはない機能の実現
● スケーラブルな制御手法
● 日常生活に広く普及している物質に新たな物性とその制御機能を付与
Details
電気-磁気-熱の相互作用を広く取り扱うスピンカロリトロニクスにおいて、磁場のみならず電場・力学的ひずみ・光などの外場を積極的に導入し、後天的・能動的・可逆的な熱エネルギー制御を実現することを基盤として研究に取り組んでいる。主に、磁性体中に存在するスピン自由度と外場の相互作用を利用して、熱電効果によって生成される熱流のアクティブなON-OFFスイッチングや冷却-加熱スイッチング[熱エネルギー変換制御]、ナノスケールの固体内部の熱伝導スイッチングなどの実証[熱エネルギー輸送制御]に取り組んでいる。また、近年では、磁性体やスピントロニクス物質の枠組みを超えた物質群を用いた外場誘起熱エネルギー制御の実証も目指しており、ビニール袋などにも用いられる身近なプラスチックに日本の伝統工芸“切り紙”加工を施し、力学的に引っ張ることで、現時点で最高の弾性熱量物質である形状記憶合金の4倍以上の局所加熱/冷却能が得られることを実証した[熱エネルギー生成制御]。いずれの成果も、用いた物質は鉄やニッケルなどの磁性体やプラスチックなど日常生活にも広く普及しているものであるが、熱エネルギー制御用途としては全く注目されていなかった。本成果を支えるアイデア:外場を基軸とした物質エンジニアリングによって、すでにその機能性が調べつくされていたと考えられていた物質においても、熱ないしその他物性にも新たな制御機能の創出が期待できる。
Summary
● 磁場/電場/ひずみなどの外場を用いた能動的・可逆的な熱変換・生成・輸送制御機能の実証
● 微細素子に対する熱マネジメント基盤技術展開へ期待
● 本成果で見出した機能の実デバイス搭載結実化が今後の課題