Thermal rectification by interfacial phonon scattering of nanomaterials

• Project/Area Number: 17K14086
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Nanomaterials engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Hirotani Jun 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80775924)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: ナノカーボン / 熱伝導 / フォノン / 熱物性 / カーボンナノチューブ / ナノ熱計測 / ナノセンサ / 界面熱抵抗 / ナノ材料 / 熱工学

Outline of Final Research Achievements

Thermophysical properties and thermal rectification by interfacial phonon scattering have been investigated. Micrometer-long and individual carbon nanotubes are successfully deposited on Si substrate by thermophoresis technique. Electron beam lithography was used to mate metal hot-film on a carbon nanotube. Both metallic-type and semiconducting-type characteristics of carbon nanotubes were confirmed by current-voltage behavior.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

熱を自在に制御することができれば、これまで未利用のまま捨てられてきた熱マネジメントが可能になり、大きな社会貢献を果たすことができる。本研究で見いだした熱制御技術はまだまだ発展途上であるが、熱伝導率を100倍変調できる可能性を示した意義は大きい。さらにナノ材料の熱伝導率計測手法と分子動力学法によるシミュレーション技術を確立したことで、熱伝導制御に必要な研究環境を構築できたことで今後の研究発展が期待できる。引き続き、熱伝導制御に関する研究を継続することで、省エネルギー社会の実現に向けて貢献していく。

Research Products

• [Journal Article] Origins of the variability of the electrical characteristics of solution-processed carbon nanotube thin-film transistors and integrated circuits (2019)
  • Author(s): J. Hirotani, S. Kishimoto, and Y. Ohno
  • Journal Title: Nanoscale Adv. Volume: 1 Issue: 2 Pages: 636-642
  • DOI: 10.1039/c8na00184g
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Carbon nanotube thin films for high-performance flexible electronics applications (2019)
  • Author(s): J. Hirotani and Y. Ohno
  • Journal Title: Top. Curr. Chem. Volume: 377 Issue: 1 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1007/s41061-018-0227-y
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Low-voltage operable complementary carbon nanotube thin-film transistors with threshold tuning by controlled doping on plastic substrate (2019)
  • Author(s): F-W. Tan, J. Hirotani, S. Kishimoto, and Y. Ohno
  • Organizer: The 56th Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium
• [Presentation] Design and fabrication of carbon nanotube flexible analog ICs (2019)
  • Author(s): T. Kashima, J. Hirotani, S. Kishimoto, and Y. Ohno
  • Organizer: 9th A3 Symposium on Emerging Materials: Nanomaterials for Electronics, Energy, and Environment
• [Presentation] Transparent and flexible triboelectric generator based on carbon nanotube (2018)
  • Author(s): 松永正広，廣谷潤，岸本茂，大野雄高
  • Organizer: 第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
• [Presentation] カーボンナノチューブ薄膜を用いた透明でフレキシブルな摩擦帯電型発電シート (2018)
  • Author(s): 松永正広，廣谷潤，岸本茂，大野雄高
  • Organizer: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] フレキシブル基板上カーボンナノチューブアナログ集積回路の設計と作製 (2018)
  • Author(s): 松浦 智紀, 鹿嶋 大雅, 廣谷 潤, 岸本 茂, 大野 雄高
  • Organizer: 電子情報通信学会電子デバイス研究会
• [Presentation] Voltage generation by electrolyte droplet on carbon nanotube thin film: Dependence of output power on carrier density (2018)
  • Author(s): 西涼平、廣谷潤、岸本茂、片浦弘道、大野雄高
  • Organizer: 第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
• [Presentation] カーボンナノチューブ薄膜を用いた流体からの発電 : 出力のキャリア密度依存性 (2018)
  • Author(s): 西涼平、廣谷潤、岸本茂、片浦弘道、大野雄高
  • Organizer: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] カーボンナノチューブ分散液中の水溶性ポリマー迅速除去法の開発 (2018)
  • Author(s): 上野和樹、大町遼、小室智彦、廣谷潤、大野雄高、篠原久典
  • Organizer: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] カーボンナノチューブ分散液中の水溶性ポリマー迅速除去法の開発 (2018)
  • Author(s): 上野和樹, 大町遼, 小室智彦, 廣谷潤, 大野雄高, 篠原久典
  • Organizer: 第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
• [Presentation] Carbon-nanotube differential amplifier on flexible substrate (2018)
  • Author(s): T. Matsuura, T. Kashima, J. Hirotani, S. Kishimoto, and Y. Ohno
  • Organizer: 第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
• [Presentation] Large-scale fabrication of p- an n-CNT TFTs and their modeling for integration (2017)
  • Author(s): F.-W. Tan, T. Kashima, T. Matsuura, J. Hirotani, S. Kishimoto, and Y. Ohno
  • Organizer: 5th Carbon Nanotube Thin Film Electronics and Applications Satelite Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modeling of flexible carbon nanotube thin-film transistors (2017)
  • Author(s): T. Kashima, T. Matsuura, J. Hirotani, S. Kishimoto, and Y. Ohno
  • Organizer: 18th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-dimentional Materials
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] カーボンナノチューブ薄膜トランジスタのモデル化とその集積回路設計への適応 (2017)
  • Author(s): 鹿嶋大雅，松浦智紀，廣谷潤，岸本茂，大野雄高
  • Organizer: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] Modeling of carbon nanotube thin film transistors and its application for circuit design including characteristic variations (2017)
  • Author(s): 鹿嶋大雅，松浦智紀，廣谷潤，岸本茂，大野雄高
  • Organizer: 第53回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
• [Patent(Industrial Property Rights)] 伝熱制御装置 (2018)
  • Inventor(s): 廣谷潤，大野雄高
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人名古屋大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2018
• [Patent(Industrial Property Rights)] 電子デバイス (2018)
  • Inventor(s): 大野雄高，西尾祐哉，廣谷潤
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人名古屋大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2018