高機能化SAM膜界面における熱物質輸送に関する分子論的研究

• 研究課題/領域番号: 20760126
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 菊川 豪太 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (90435644)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2009年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2008年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: マイクロ・ナノスケール伝熱 / 熱工学 / 自己組織化 / 計算物理 / 分子熱流体 / 分子動力学 / SAM / 界面輸送特性 / 熱輸送特性 / 界面輸送現象

研究概要

本研究では自己組織化単分子膜(SAM)と溶媒との界面における熱輸送特性を,分子動力学(MD)シミュレーションを用いて明らかにした.固体基板・アルカンチオールSAM・有機溶媒系の界面モデルを構築し,界面を介して熱流束を発生させる非平衡分子動力学(NEMD)シミュレーションを行った.その結果,金基板-トルエン溶媒界面の界面熱抵抗がアルカンチオールSAMの修飾によって大きく低減することがわかった.また,SAM修飾の熱抵抗低減効果について分子論的メカニズムを詳細に解析した.

研究成果

• [雑誌論文] Heat Transfer Characteristics at the SAM Interface with Water and Alkane Solvents (2010)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Ohara, T. Kawaguchi, I. Kinefuchi, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Proceedings of Joint International Symposia on 3rd Micro & Nano Technology and Micro/Nanoscale Energy Conversion & Transport - 2010 ページ: 116-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat Transfer Characteristics at the SAM Interface with Water and Alkane Solvents (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Kikugawa, T.Ohara, T.Kawaguchi, I.Kinefuchi, Y.Matsumoto
  • 雑誌名: Proceedings of Joint International Symposia on 3rd Micro & Nano Technology and Micro/Nanoscale Energy Conversion & Transport -2010 ページ: 116-118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat transfer characteristics inside the SAM layer and at the SAM interfaces with organic solvents (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Mochimaru, T. Ohara, T. Kawaguchi, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: The Proceedings of Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow 2009 Vol.2 ページ: 225-229
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular dynamics study on heat transfer characteristics at the interfaces of alkanethiolate self-assembled monolayer and organic solvent (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Ohara, T. Kawaguchi, E. Torigoe, Y. Hagiwara, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics Vol.130
  • 査読あり
• [雑誌論文] SAM-溶媒界面の界面熱抵抗に関する分子動力学的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 小原拓, 川口暢, 鳥越栄一, 萩原康正, 松本洋一郎
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集B 75 ページ: 146-154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat transfer characteristics inside the SAM layer and at the SAM interfaces with organic solvents (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Kikugawa, T.Mochimaru, T.Ohara, T.Kawaguchi, Y.Matsumoto
  • 雑誌名: The Proceedings of Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow 2009 Vol.2 ページ: 225-229
  • 査読あり
• [雑誌論文] A molecular dynamics study on heat transfer characteristics at the interfaces of alkanethiolate self-assembled monolayer and organic solvent (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Ohara, T. Kaw aguchi, E. Torigoe, Y. Hagiwara, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 130
  • 査読あり
• [学会発表] Heat Transfer Characteristics at the SAM Interface with Water and Alkane Solvents (2010)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Ohara, T. Kawaguchi, I. Kinefuchi, Y. Matsumoto
  • 学会等名: Joint International Symposia on 3rd Micro & Nano Technology and Micro/Nanoscale Energy Conversion & Transport - 2010
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] Heat Transfer Characteristics at the SAM Interface with Water and Alkane Solvents (2010)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 小原拓, 川口暢, 杵淵郁也, 松本洋一郎
  • 学会等名: Joint International Symposia on 3rd Micro & Nano Technology and Micro/Nanoscale Energy Conversion & Transport -2010
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 親和性および非親和性溶媒を用いたSAM界面熱輸送特性の分子動力学解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 小原拓, 川口暢, 杵淵郁也, 松本洋一郎
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2009
  • 発表場所: 山口大学, 宇部
  • 年月日: 2009-11-07
• [学会発表] 親和性および非親和性溶媒を用いたSAM界面熱輸送特性の分子動力学解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 小原拓, 川口暢, 杵淵郁也, 松本洋一郎
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2009
  • 発表場所: 山口大学(宇部市)
  • 年月日: 2009-11-07
• [学会発表] Heat Transfer Characteristics inside the SAM layer and at the SAM interface (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Ohara, T. Kawaguchi, I. Kinefuchi, Y. Matsumoto
  • 学会等名: The Sixth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-11-04
• [学会発表] Heat Transfer Characteristics inside the SAM layer and at the SAM in terface (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 小原拓, 川口暢, 杵淵郁也, 松本洋一郎
  • 学会等名: The Sixth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-11-04
• [学会発表] SAM修飾による固液界面の界面熱抵抗低減特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 持丸孝人, 小原拓, 川口暢, 松本洋一郎
  • 学会等名: 第30回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 伝国の杜, 米沢
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] SAM修飾による固液界面の界面熱抵抗低減特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 持丸孝人, 小原拓, 川口暢, 松本洋一郎
  • 学会等名: 第30回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 伝国の杜(米沢市)
  • 年月日: 2009-10-28
• [学会発表] Heat transfer characteristics inside the SAM layer and at the SAM interfaces with organic solvents (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Mochimaru, T. Ohara, T. Kawaguch, Y. Matsumoto
  • 学会等名: 2nd Asian Symposium on Computational Heat Transfer and Fluid Flow
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] SAM内部およびSAM界面における熱輸送特性の分子動力学的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 持丸孝人, 小原拓, 川口暢, 松本洋一郎
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 岩手大学, 盛岡
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] SAM内部およびSAM界面における熱輸送特性の分子動力学的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 持丸孝人, 小原拓, 川口暢, 松本洋一郎
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
  • 年月日: 2009-09-14
• [学会発表] Thermal Boundary Resistance at the Interface of Self-Assembled Monolayers (2008)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Ohara, T. Kawaguchi, E. Torigoe, Y. Hagiwara, Y. Matsumoto
  • 学会等名: The 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2008-10-14
• [学会発表] Thermal Boundary Resistance at the Interface of Self-Assembled Monola yers (2008)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Ohara, T. Kaw aguchi, E. Torigoe, Y. Hagiwara, and Y. Matsumoto
  • 学会等名: The 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2008-10-14
• [学会発表] A Molecular Dynamics Study on the Heat Transfer Characteristics at a SAM-solvent Interface (2008)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Ohara, T. Kawaguchi, E. Torigoe, Y. Hagiwara, Y. Matsumoto
  • 学会等名: The Second International Forum on Heat Transfer
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] A Molecular Dynamics Study on the Heat Transfer Characteristics at a SAM-solvent Interface (2008)
  • 著者名/発表者名: G. Kikugawa, T. Ohara, T. Kaw aguchi, E. Torigoe, Y. Hagiwara, and Y. Matsumoto
  • 学会等名: The Second International Forum on Heat Transfer
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] SAM-溶媒界面における界面熱抵抗特性の分子論的研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 川口暢, 小原拓, 鳥越栄一, 萩原康正, 松本洋一郎
  • 学会等名: 日本機械学会2008年度年次大会
  • 発表場所: 横浜国立大学, 横浜
  • 年月日: 2008-08-04
• [学会発表] SAM一溶媒界面における界面熱抵抗特性の分子論的研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 川口暢, 小原拓, 鳥越栄一, 萩原康正, 松本洋一郎
  • 学会等名: 日本機械学会2008年度年次大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2008-08-04
• [学会発表] SAM膜-溶媒界面における熱輸送特性の分子動力学解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 川口暢, 小原拓, 鳥越栄一, 萩原康正, 松本洋一郎
  • 学会等名: 第45回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場, つくば
  • 年月日: 2008-05-22
• [学会発表] SAM膜一溶媒界面における熱輸送特性の分子動力学解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 川口暢, 小原拓, 鳥越栄一, 萩原康正, 松本洋一郎
  • 学会等名: 第45回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2008-05-22