2020 Fiscal Year Research-status Report
Active thermal transport control by carrier tuning in van der Waals materials
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20KK0087
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
廣谷 潤 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (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 早稲田大学, 理工学術院総合研究所(理工学研究所), 次席研究員(研究院講師) (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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| Keywords | 原子層材料 / 熱物性 / 第一原理計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は、COVID-19による物品購入の大幅な遅れや、国際交流が困難である状況において、原子層材料に関する国内共同研究を中心に研究を進めた。
まずは密度汎関数近似に基づく第一原理計算を用いた原子層材料の電子状態とフォノン状態密度の計算環境を構築した。使用するソフトウエアの変更に伴う、環境構築と条件出しに時間を要したが、電子状態に関する計算環境を構築することができた。フォノン物性に関しては、原子層材料は２次元材料であるがゆえに新規に計算手法の環境構築に時間を要しているが、２年目以降も引き続き検討を行い、シミュレーションによる物性予測を実施する。
またゲルを用いたカーボンナノチューブの半導体分離に関する研究も行い、その分離メカニズムに関する知見を得ることができた。この方法を応用して、原子層材料の溶液分散などにも研究を展開していく。さらにカーボンナノチューブと原子層材料の複合化に関する予備検討を実施した。担当者の異動と国際物流の遅れにより物品調達と実験系の構築に時間を要しているが、２年目以降に迅速に環境構築を進める。
また原子層材料の熱・電気物性評価を行う実験系構築については、研究代表者と分担者および国際共同研究者を中心に検討を進めた。レーザー加熱による材料の温度上昇など、有限要素解析を用いて事前に検討を進め、構築する光学系の装置選定などの予備検討も進めた。光学系の構築に関しては国際共同研究者のアドバイスも受けつつ、装置設計まで完了しており、次年度事項の装置構築と評価を進めることができる環境を準備することができた。
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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
COVID-19による影響で物品の納品の大幅な遅れや、国際交流の機会は大きく失われているものの、国内研究者が中心となって原子層材料に関する物性評価について材料作製、評価、シミュレーションによる検討、熱測定装置の構築など積極的に進めることができた。シミュレーションと実験の積極的な連携や、材料作製及び評価に関しても連携を進めることができており、若手研究者の連携による成果出しの基盤を初年度に構築することができた。
熱測定装置についても国際共同研究者とのWEB会議等により、当初の計画を上回る新しい実験系構築のアイデアも出てきており、引き続き検討と構築を進めることで、原子層材料の物性評価が可能な装置構築と成果出しを行えると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
COVID-19の収束がまだまだ見通せないなか、２年目も引き続き国内研究者間の連携による材料作製と評価、国際共同研究者とのWEB会議等の連携による、新規熱計測装置の構築を進める。おそらく2021年度中の海外訪問による国際交流が困難であると想定されるため、まずは各研究者間および、研究者連携による成果発表を先行して進め、３年目以降の訪問時の国際交流の土台となる成果出しに注力する。
特に、国内の若手研究者間の連携をより強固にすることで、異分野若手研究者が中心となった国際学術誌への論文投稿などの成果創出の第一歩を踏み出すこととする。また、今回このグループで新規に取り扱う原子層材料に関するノウハウや知見を蓄積することで、海外共同研究者との熱物性研究での強連携に向けた土台構築を２年目の目的として研究を遂行する。
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| Causes of Carryover |
事前に予定していた物品購入において、COVID-19による納品の大幅な遅れや納期が見通せない状況のため年度内購入が困難になった関係に加え、２名の研究分担者の2020/12及び2021/3の異動があったため、2021年度に繰り越して使用することで、設備移設などの費用も抑えつつ、実験系構築の二度手間を避けられると判断したため。
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