| 研究課題/領域番号 |
20K05258
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28020:ナノ構造物理関連
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| 研究機関 | 仙台高等専門学校 |
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研究代表者 |
佐藤 健太郎 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (90583550)
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| 研究分担者 |
泉田 渉 東北大学, 理学研究科, 助教 (20372287)
奥山 倫 明治大学, 理工学部, 助教 (60735562)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ナノカーボン / フォノン / トポロジカル物性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ナノカーボンにおけるトポロジカルな性質に由来するフォノンと結晶構造について定量的な関係を明らかにする。特に準１次元物質であるカーボンナノチューブの直径、長さ、カイラリティと局在フォノンの振動モードやエネルギーの定量的な関係を数値計算から求め、トポロジカルな性質に由来するフォノンを見出す。さらにトポロジカルな性質に由来するフォノンに関する物性を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
グラフェンは炭素原子１個分の厚さを持つ膜状の炭素材料であり、グラフェンを直径がナノメートルほどの円筒状にした炭素材料がカーボンナノチューブである。長さが有限のカーボンナノチューブの格子振動においては末端に局在した格子振動が存在することが知られていた。本研究では局在した格子振動とそのトポロジカルな性質に着目し、面直方向の変位の動力学行列とK点近傍における電子系のハミルトニアンの等価性、面直フォノンのバンドギャップのカイラリティ依存性、群論に基づいた微小ギャップの曲率やカイラル角依存性などについて議論し、またバネモデルによる数値計算により格子振動の解析を行なった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の研究成果はカーボンナノチューブを始めとしたトポロジカルな性質に由来するフォノンの解析において有用な指針となることが期待される。解析の各ステップにおいて、群論による結果と照らし合わせながら解析を進められるということは、曲率を取り込むような煩雑な摂動計算において有益な羅針盤となると期待される。また、フォノンのトポロジカルな性質に関する基礎研究だけではなく、フォノンが関与する熱伝導、電気伝導、またラマン散乱などの光物性、また応用研究において新しい知見を見出すきっかけとなることが期待される。
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