近年、電子デバイスの高集積化に伴い、電子回路における発熱および機器全体の温度上昇が深刻化している。熱伝導と熱対流に基づく既存の冷却技術はあるが、その冷却能力は限界に達しつつあることから、近い将来、次世代デバイスの開発そのものが物理的制約に直面する。したがって、従来とは異なる原理に基づく新しい冷却技術の創出が強く求められている。

それに対し講演者は、既存の空冷・水冷機構では直接接触できない発熱体内部からも熱を回収し冷却するメタマテリアル非放射冷却を提案し、密閉容器の温度低下を加速できることを実証した（ACS Photonics2024）。

メタマテリアル非放射冷却は、空間から熱を回収する熱吸収メタマテリアルと、熱電変換に併用により実現する。メタマテリアルによって回収された密閉空間内の熱は熱電変換素子に与えられ、熱電電流として輸送されるために、空間内の温度が低下する。メタマテリアル非放射冷却はまさに、パッケージ内部の空間の冷却を可能にする技術といえる。

メタマテリアルは、入射波長よりも小さなサブ波長構造から構成され、誘電率や透磁率を人工的に拡張できることから、光からテラヘルツ波まで幅広い電磁波を自在に制御できる可能性を秘めた革新的な技術として注目を集めています。近年は、その特異な光学特性を活用した産業応用への期待が高まっています。