| 研究課題/領域番号 |
19F18322
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 関西学院大学 |
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研究代表者 |
若林 克法 関西学院大学, 理工学部, 教授 (50325156)
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| 研究分担者 |
PHAN ANH 関西学院大学, 理工学部, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | プラズモニクス / 光熱変換材料 / ガラス転移 / アモルファス / ディープラーニング / 光応答 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、熱・プラズモニクスは、エネルギー貯蔵・光熱療法・ドラックデリバリーや、バイオセンサーなどへの応用が期待されており、急速に研究が展開している。光熱変換材料では、低強度のレーザー光によって表面プラズモン共鳴を引き起こすことで、効率良く光エネルギーを熱エネルギーへと変換できる。本研究課題では、様々なナノ材料から構成される複合ナノ構造に着目し、熱・プラズモン変換の特性を理論および数値計算によって調べ、より効率的な光熱変換を可能とする複合ナノ構造の設計を行う。具体的には、コアシェル構造における光吸収特性を解明、溶媒中での光熱変換特性の解明、太陽光による蒸気生成などについて研究を進める。
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| 研究実績の概要 |
近年、熱・プラズモニクスは、エネルギー貯蔵・光熱療法・ドラッグデリバリーや、バイオセンサーなどへの応用が期待されており、急速に研究が展開している。光熱変換材料では、低強度のレーザー光によって表面プラズモン共鳴を引き起こすことで、効率良く光エネルギーを熱エネルギーへと変換できる。本研究課題では、様々なナノ材料から構成される複合ナノ構造に着目し、熱・プラズモン変換の特性を理論および数値 計算によって調べ、より効率的な光熱変換を可能とする複合ナノ構造の設計を目的としている。
2020年度は、非晶質薬物のガラス状ダイナミクスとプラズモニックナノ構造体の光熱加熱を調べるため、ナノ構造体の吸収・散乱・消光スペクトルを、ミー理論と双極子近似を用いて解析した。さらに、プラズモニック材料を含む溶液と空気との界面領域における光吸収エネルギーを求め、熱拡散方程式によって熱勾配の時間発展を解析した。このモデルによって、気化過程における水の温度上昇と重量は、最近の実験結果と定量的に一致することを前年度に解明した。2020年度では、ディープラーニング技術を用いて、最適な性能・特性を得るために必要なナノ材料の構造パラメータを探索する手法を開発した。
上記に加えて、アモルファスにおける二次緩和時間についての理論研究を実施した。冷却速度や圧力が、アモルファスドラッグにおける構造の二次緩和時間や動的脆弱性に影響することがわかっている。しかし最近の計算機シミュレーションのタイムスケールは106ps以下であるのに対し、実験観測のタイムスケールは約100sである。そこで、非線形ランジュバン方程式を用いて、1psから104sまでの時間領域における緩和時間を評価した。特に、2020年度では、この手法では、2成分または3成分からなる複合材料の緩和過程に適用し、共同研究グループによる実験データを再現することに成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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