| Project/Area Number |
20K05258
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 | Sendai National College of Technology |
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Principal Investigator |
Sato Kentaro 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (90583550)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
泉田 渉 東北大学, 理学研究科, 助教 (20372287)
奥山 倫 明治大学, 理工学部, 助教 (60735562)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | ナノカーボン / フォノン / トポロジカル物性 |
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| Outline of Research at the Start |
ナノカーボンにおけるトポロジカルな性質に由来するフォノンと結晶構造について定量的な関係を明らかにする。特に準１次元物質であるカーボンナノチューブの直径、長さ、カイラリティと局在フォノンの振動モードやエネルギーの定量的な関係を数値計算から求め、トポロジカルな性質に由来するフォノンを見出す。さらにトポロジカルな性質に由来するフォノンに関する物性を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
Graphene is a one-atom thick layer carbon material, and carbon nanotubes are a sheet of graphene rolled into a hollow cylinder with diameter of about 1 nanometer. It has been known that localized lattice vibrations exist at the end of a carbon nanotube of finite length. In this research, we focus on the localized lattice vibrations and their topological properties. We discuss that equivalence of the dynamical matrix of out-of-plane displacement and pi-electron Hamiltonian, chirality dependence of the band gap of out-of-plane phonons, and curvature and chiral angle dependence of small gaps based on group theory. Additionally, we calculate lattice vibrations using a force-constant model.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の研究成果はカーボンナノチューブを始めとしたトポロジカルな性質に由来するフォノンの解析において有用な指針となることが期待される。解析の各ステップにおいて、群論による結果と照らし合わせながら解析を進められるということは、曲率を取り込むような煩雑な摂動計算において有益な羅針盤となると期待される。また、フォノンのトポロジカルな性質に関する基礎研究だけではなく、フォノンが関与する熱伝導、電気伝導、またラマン散乱などの光物性、また応用研究において新しい知見を見出すきっかけとなることが期待される。
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