Active thermal transport control by carrier tuning in van der Waals materials
| Project/Area Number |
20KK0087
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Kyoto University (2021)
Nagoya University (2020) |
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Principal Investigator |
廣谷 潤 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80775924)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大町 遼 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 講師 (60711497)
杉目 恒志 近畿大学, 理工学部, 講師 (60716398)
劉 麗君 大阪大学, 工学研究科, 助教 (80809195)
山中 真仁 大阪大学, 工学研究科, 特任准教授(常勤) (90648221)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 熱物性 / ドーピング / 原子層材料 / 第一原理計算 / 熱輸送制御 / 光物性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、電子工学・化学・機械工学に特徴を持つ国際異分野若手研究者を結集して、原子層材料の熱物性をキャリア量や欠陥密度を厳密に把握したうえで明らかにすることを研究目的とする。ラマン分光計測やナノデバイスによる熱・電気計測で実績のある研究代表者に加え、材料組成制御、表面化学修飾、シミュレーションなどの強力な分担者のサポートの下、高感度熱計測の1つであるサーモリフレクタンス計測やナノ界面熱輸送に関して実績のある国際共同研究者がタッグを組むことで、層状物質に関する熱輸送の国際共同研究を推進する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
COVID-19の影響が引き続き続いており、国際共同研究先を訪問しての共同研究の見込みが立たないため、国内、海外両側面での熱計測およびナノ材料関連の研究を実施した。
国内研究に関しては、ラマン分光法を用いてナノカーボン材料の一つであるカーボンナノチューブの熱物性に関する研究を実施した。ラマン分光における温度評価で幅広く利用されてきたカーボンナノチューブに特有のGピークに着目し、様々な欠陥密度におけるGピークの温度依存性について調査を実施した。その結果、カーボンナノチューブの欠陥密度が増えるにつれて、Gピークの温度依存性が大きくなる結果を初めて見出すことができた。実際、製造されるカーボンナノチューブの質は様々であり、本研究成果を用いることでより正確な熱物性評価が行えることが期待できる。これ以外にもカーボンナノチューブへの高温安定P型ドーピング方法を確立することができた。具体的には、カーボンナノチューブに対して２００℃でも安定なものを得ることができており、今後高温環境下で使用されるアプリケーション応用などが期待できる。
国際共同研究として、ラマン分光法によるカーボンナノチューブの熱物性計測結果などを含めて、１２月に共同の研究発表会を行い、双方の研究発表を行うことで、熱物性に関する理解を深めることができた点は、直接訪問しての相互交流が難しい中では苦肉の策ではあるものの、交流を継続しつつ成果を創出できている意義は大きい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究そのものに関しては、ラマン分光による熱計測、サーモリフレクタンス法による熱計測手法の共同開発など順調に進んでいる。特にサーモリフレクタンス法による熱計測では、実験系を構築するにあたり様々な点で相互アドバイスや意見交換を実施できており、高精度な熱物性実験系を構築するうえで非常に大きな成果を得ることができている。使用する原子層材料に関しても、高温で安定なドーピング技術開発、原子層材料剥離技術開発など、多くの点で想定以上の進展がある。しかしながら、国際共同研究に関しては共同の研究会参加や交流は実施できているものの、現地を訪問しての研究交流ができていない点が課題として残っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
COVID-19の状況や国際情勢を見極める必要性があるが、研究課題そのものは順調な進展があることから、現地を訪問しての積極的研究交流を残り２年間は実施していきたい。航空機の国際線などの状況改善や、現地での隔離期間の短縮などが見込めない場合は、研究期間を延長することなども視野に研究を推進することで、研究者では合意ができている。２０２２年度上半期は、引き続きCOVID-19の影響が続くことを想定し、研究課題実施そのものの進展を重点的に実施しつつ、下半期からは現地訪問を積極的に検討しつつ、相互訪問が難しい場合は、オンラインでの最低限の交流などの代替案を実施することとする。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
