| Project/Area Number |
18H03899
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
Tada Hirokazu 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (40216974)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 亮 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (20343741)
大戸 達彦 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (90717761)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥44,330,000 (Direct Cost: ¥34,100,000、Indirect Cost: ¥10,230,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2019: ¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000)
Fiscal Year 2018: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
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| Keywords | ナノ接合 / 単一分子接合 / 熱電変換 / 熱伝導度 / ゼーベック係数 / ブレークジャンクション / 熱電特性 / 単分子接合 / 電気伝導度 / ゼーベック 係数 / 無次元性能指数 / 単一分子 |
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| Outline of Final Research Achievements |
We established a method to accurately measure the electrical conductivity, Seebeck coefficient, and thermal conductivity of structurally well-defined metal and single-molecule junctions, enabling us to investigate the heat transport mechanism in nanomaterials. To minimize heat dissipation, we fabricated suspended devices on SiN using nanolithography techniques. The electrodes were created via the electromigration method, and an actuator driven by thermal expansion was incorporated to control the gap spacing. The Seebeck coefficient of the metal wire showed excellent agreement with the theoretical formula, and quantization was confirmed for wires with diameters below 10 nm. The temperature dependence of thermal conductivity also aligned well with theoretical calculations. Furthermore, we successfully measured the gap spacing dependence of thermal conductivity and found that the near-field effect dominated when the gap was less than 2 nm.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
エネルギー問題の解決のひとつとして、廃熱を電気エネルギーに変換する熱電変換技術に期待が寄せられている。実用化に向けてはバルク材料を用いた開発研究が活発化しているが、ナノレベルの熱の輸送機構の解明は学術的にも重要である。ナノ技術の進展により、単一分子やナノ物質の物性計測が可能となっているが、熱の輸送機構の計測は散逸を防ぐ必要があるため、精度のよい計測が難しい。今回開発した宙吊り構造の素子は、アクチェーターによって電極が動き、細線の太さや真空ギャップ間隔を制御しながら、電気伝導度と熱伝導度を同時計測することを可能とし、ナノ材料の熱輸送に関する理解が深まると思われる。
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