Electron heat engineering using graphene
| Project/Area Number |
19H02542
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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 28020:Nanostructural physics-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Moriya Rai 東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (30548657)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2019: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
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| Keywords | グラフェン / 窒化ホウ素 / 長波長赤外光 / 赤外光デバイス / 熱輸送 / 熱電効果 / 赤外光検出 |
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| Outline of Research at the Start |
グラフェンは電子の比熱および電子-格子相互作用が他の材料と比較して異常に小さいため、その電子系は温度が上昇しやすく、さらに格子温度とは独立に変化する。この性質を利用して、格子系を経由しない電子系を用いた熱伝達の制御技術を確立することが本課題の目的である。高温度のグラフェン電子系から近接する材料の電子系への直接の熱伝達を利用した熱制御、さらにグラフェン電子系からの輻射熱を用いた微小熱源の可能性を模索する。これらの技術は、市販品が殆ど存在しない波長15ミクロン以上の遠赤外・テラヘルツ光の光発生・検出機への応用が期待できる。
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| Outline of Final Research Achievements |
Graphene is known to have small electron heat capacity and electron-phonon interaction. Hence, an electron temperature of the graphene is very sensitive to the external stimuli and can be controlled nearly independent from its lattice temperature. By using this property, we developed a method to control electron heat transfer in graphene. We demonstrate a black body radiation and infrared photo-detection using graphene devices. These finding could be useful for the application to a far-infrared to terahertz optoelectronic devices.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
多くの材料において、熱は格子を伝達する。格子の熱伝導は制御が困難であり容易に拡散してしまう。炭素１原子層のグラフェンでは電子と格子の相互作用が小さいため、電子系のみを用いた格子を介さない熱伝達制御が可能である。本研究では１）グラフェンに電流を流した際の電子系の黒体輻射が非常に効率の良い輻射熱源であること、２）グラフェンの電子系の熱電効果が、感度の良い熱輻射検出器として利用可能であること、を実証した。これらの成果により、グラフェンは今後の熱エネルギー利用に向けて有用な材料であることが確かめられた。
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Report
(4 results)
Research Products
(64 results)
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[Journal Article] Momoko Onodera, Miho Arai, Satoru Masubuchi, Kei Kinoshita, Rai Moriya, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Tomoki Machida2019
Author(s)
Momoko Onodera, Miho Arai, Satoru Masubuchi, Kei Kinoshita, Rai Moriya, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Tomoki Machida
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Journal Title
Nano letters
Volume: 19
Issue: 11
Pages: 8097-8097
DOI
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Peer Reviewed
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