Measurement of heat transfer at a single interface of single-walled carbon nanotubes

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15137
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Otsuka Keigo 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20823636)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 単層カーボンナノチューブ / 単一ナノ構造材料 / ナノ・マイクロ加工 / ナノスケール輸送特性 / ナノ界面

Outline of Final Research Achievements

To form various interfaces of nanomaterials with defined structures, I have developed a deterministic manipulation technique of a single nanomaterial, as well as chemical vapor deposition synthesis of heterostructures. Since measurements often require air-suspended structures of nanomaterials across trenches while maintaining a clean surface, I proposed a new transfer method via organic molecule crystals that easily sublime, and enabled simultaneous structural identification by photoluminescence spectroscopy, allowing us to observe energy transport phenomena at interfaces between two nanotubes. This method has allowed for the observation of exciton transfer at the interface between nanotubes with atomically defined structures. Due to changes in the experimental environment, I have broadened the materials to include van der Waals heterostructures of different types of nanotubes and shifted the target properties from heat transfer to electrical conductance toward transistor applications.

Free Research Field

分子熱工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ナノ材料が実際に応用される場合、孤立した単純な系で現れることは少なく、多くの場合は多数のナノ材料が集まってマクロな材料として扱われることが多い。そのため、マクロ材料としての機能を理解し、それを制御するためには、ナノ材料の界面におけるエネルギー輸送や相互作用による物性の変調を正しく理解する必要がある。1つの孤立したナノ材料に関する熱や電気の輸送特性の計測は数多く行われてきたが、原子レベルで構造の定まった2つのナノ材料を用意し、その間の輸送特性を計測した例は限定的であった。本研究ではそれを行うための技術的障壁を取り払う貢献ができ、今後の単一ナノ材料界面における輸送現象の理解を加速するはずである。