• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

ナノカーボン系構造欠陥のマルチスケール熱伝導計算のための新規方法論の開発

Research Project

Project/Area Number 11J09318
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanostructural science
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

トーマス デレック アシュリー (2013)  東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC1)

トーマス デレック・アシュリー (2012)  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(DC1)

トーマス デレックアシュリー (2011)  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords熱電材料 / カーボン / ナノファイバー / グラフェン / カーボンナノチューブ / 分子動力学法 / 非平衡グリーン関数法 / 熱伝導 / ナノチューブ / ナノカーボン / マルチスケールシミュレーション / 金属吸着シリコン
Research Abstract

前年度までの研究で、コニカルヘリックスナノファイバー(CHNF)およびカップスタックナノファイバー(CSNF)の熱伝導率が単層カーボンナノチューブ(SWNT)とグラフェンナノリボン(GNR)の熱伝導率より2桁小さいことがわかった。これはCHNFとCSNFが優れた熱電変換性能の持つ可能性を示す結果である。そこで、本年度は半経験的なヒュッケル法に基づく非平衡グリーン関数法を用い、これらの材料の熱電性能の評価を行った。熱電性能指数ZTの値を評価したところ、値はフェルミ準位の位置により変動するが、CSNFでは最大5.2、CHNFでは最大2.8と大変高かった。欠陥を有するCHNFでは、無欠陥の場合に比べてZTの値が低くなったが、それでも最大1を超える高い値であった。また、計算結果からCSNFは半導体的に、CHNFは金属的にふるまうことがわかった。不純物等をドープしない場合のフェルミ準位におけるCSNFの電気伝導度は大変低かったが、これは熱電能が高いこと(S>1.5mV/K)と対応する。他方、CHNFの熱電能の最大値は、0.5mV/K未満であった。今年度の研究により無欠陥のコニカルカーボンナノファイバーにおいて高い熱電性能指数が得られたことは、これらの材料の熱電性能を実験的、理論的にさらに検討する価値が高いことを示している。以上の結果に加え、CHNFとCSNFの熱伝導特性についてもさらなる考察を行った。フォノン分散を詳しく調べ、CSNFとCHNFは熱伝導率の値自体は同程度であるものの、フォノン分散は大きく異なることを明らかにした。以上の結果は、博士論文にまとめた。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Non-equilibrium thermal transport simulation of conical carbon nanofibers2013

    • Author(s)
      D. A. Thomas, T. Yamamoto, T. Tada, S. Watanabe
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      Volume: 38 Pages: 183-186

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Runaway lattice-mismatched interface in an atomistic simulation of femtosecond laser irradiation of Ag film-Cu substrate system2011

    • Author(s)
      C.Wu, D.A.Thomas, Z.Lin, et al
    • Journal Title

      Appl.Phys.A

      Volume: 104 Pages: 781-792

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Theoretical study of thermoelectric properties of conical carbon nanofibers2013

    • Author(s)
      D. A. Thomas, T. Yamamoto, T. Tada, S. Watanabe
    • Organizer
      第23回日本MRS年次大会
    • Place of Presentation
      横浜開港記念会館神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2013-12-09
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermoelectric property simulations of conical carbon nanofibers2013

    • Author(s)
      D. A. Thomas, T. Yamamoto, T. Tada, S. Watanabe
    • Organizer
      12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場茨城県筑波市
    • Year and Date
      2013-11-04
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Theoretical prediction of thermoelectric properties of conical carbon nanofibers2013

    • Author(s)
      D. A. Thomas, T. Yamamoto, T. Tada, S. Watanabe
    • Organizer
      The Fourteenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • Place of Presentation
      Espoo, Finland
    • Year and Date
      2013-06-25
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical Simulation of Thermal Transport Carbon Nanofibers2013

    • Author(s)
      D. A. Thomas, T. Yamamoto, T. Tada, S. Watanabe
    • Organizer
      2013 MRS Spring Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, U.S.A
    • Year and Date
      2013-04-13
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-equilibrium thermal transport simulation of carbon nanofiber nanostructures2012

    • Author(s)
      V. A Thomas, T. Yamamoto, T. Tada. S. Watanabe
    • Organizer
      International Union of materials research societies -International conference on electronic materials
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2012-09-23
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Jon-equilibrium thermal transport simulation of conical carbon nanofiber nanostructures2012

    • Author(s)
      D. A Thomas, T. Yamaraoto, T. Tada. S. ffatanabe
    • Organizer
      Thirteenth International Conference on tne Science and Application of Nanotubes
    • Place of Presentation
      Brisbane, Australia
    • Year and Date
      2012-07-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular simulation of carbon nanostructures for novel heat transfer applications2012

    • Author(s)
      D. A Thomas, T. Yamaraoto, T. Tada, S. Watanabe
    • Organizer
      Univ. of Tokyo and Univ. of Toronto Graduate Students Workshop
    • Place of Presentation
      東京大学 東京都目黒区
    • Year and Date
      2012-06-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermal Transport and the Effect of Defects on Cup-Stackea and Helical Carbon Nanoflbers2011

    • Author(s)
      D.A.Thomas, Takahiro Yamamoto, Satoshi Watanabe
    • Organizer
      2011 MRS (Materials Research Society)-Spring Meeting
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ(米国)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermal transport simulations of carbon nanofiber nanostructures2011

    • Author(s)
      D.A.Thomas, Takahiro Yamamoto, Satoshi Watanabe
    • Organizer
      GMSI-COSM-UT2 Graduate Student Workshop
    • Place of Presentation
      University of Torontoトロント市(カナダ)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermal transport and the effect of defects on conical carbon nanofibers/コニカルカーボンナノ構造の熱伝導に関する非平衡シミュレーション2011

    • Author(s)
      D.A.Thomas, Takahiro Yamamoto, Satoshi Watanabe
    • Organizer
      7th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena
    • Place of Presentation
      Hotel Kintetsu Aquavilla Ise-Shima三重県志摩市
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-equilibrium simulation of thermal transport in conical carbon nanofiber nanostructures2011

    • Author(s)
      D.A.Thomas, Takahiro Yamamoto, Satoshi Watanabe
    • Organizer
      SSSJ-Winter Meeting第31回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      クリーホール船堀東京都江戸川区船堀
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi