| Project/Area Number |
19H02168
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Kyoto University (2021-2022)
Nagoya University (2019-2020) |
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Principal Investigator |
Hirotani Jun 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80775924)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 麗君 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (80809195)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
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| Keywords | MXene / サーモリフレクタンス / イオン液体 / 熱伝導 / 原子層材料 / 熱伝導率 / 熱制御 / 第一原理計算 / 金属 / サーモリフレクタンス法 / ラマン分光法 / 金属材料 / 熱物性 / 金属ナノワイヤ / キャリア制御 / Mxene / ナノワイヤ / 分子動力学計算 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、１次元ナノ材料中のキャリアを精密かつ動的に制御する革新的アイデアに基づき、世界初の熱輸送の動的制御技術の確立を目指す。電気電子工学の世界におけるトランジスタの動作メカニズムを熱輸送の世界に持ち込み、電気的に熱輸送キャリアをアクティブに制御することで熱輸送の超高速・自在制御を目指す。
電子工学、熱工学、ナノ材料工学の知見を駆使して実験・計算の両側面から金属ナノワイヤのキャリア変調に真正面から挑戦しつつ、熱輸送の動的制御に関する学理を構築する。研究後半では熱の動的制御技術の学理を社会に還元するために、シート状の大面積デバイスの創製にも挑戦する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In order to investigate the modulation of thermal conduction by applying a strong electric field to metallic atomic layer material MXene, it was necessary to obtain monolayer-exfoliated MXene. However, the obtained MXene had Al residues between the MXene layers, which made it difficult to exfoliate by solution dispersion or other methods. Therefore, we established a method to obtain MXene of several microns by using a mechanically mild in-situ etching reaction. To further validate the thermal conductivity modulation, a new experimental system for the frequency-domain thermoreflectance method was established, which enables thermal conductivity measurements for both isotropic and anisotropic materials.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で開発した単層の原子層材料であるMXeneはバッテリー応用や水素発生用の触媒やセンサ応用など、様々な応用が期待されている材料である。これまで単層剥離が困難であった課題に対して、本研究で得られたMXeneを用いて様々な応用展開が考えられる。さらに、開発した周波数領域サーモリフレクタンス法による熱伝導率評価手法は様々な材料の熱伝導評価が可能であり、電子材料分野や材料科学分野など多方面での共同研究成果の創出が期待できる。
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