自己組織化能を有する有機分子薄膜の輸送特性に関する分子論的研究

• 研究課題/領域番号: 25420145
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 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, 講師 (90435644)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 熱工学 / ナノスケール伝熱 / 自己組織化単分子膜 / 計算物理 / 分子熱流体 / 分子動力学 / 界面輸送特性 / 界面熱抵抗 / 輸送特性 / 界面熱輸送

研究成果の概要

本研究では，自己組織化単分子膜（SAM）を介した熱輸送機構を明らかにし，分子スケールから新規的な界面修飾材料をデザインする際に有用となる分子レベルの設計指針を模索することを目標に研究を行った．特に，分子動力学法を用いて，SAM修飾の対象として工業・産業応用に際し有望な固体基盤材料やSAM分子の模索を行い，SAM修飾表面と溶媒との組み合わせに対し，界面における熱輸送効率を明らかにした．これらの研究を通じて，界面熱抵抗低減の目的でSAM修飾を適用するかどうかは，用いる溶媒や固体表面の種類によって選択する必要があることを明らかにした．

研究成果

• [雑誌論文] A molecular dynamics study on heat conduction characteristics inside the alkanethiolate SAM and alkane liquid (2014)
  • 著者名/発表者名: Gota Kikugawa, Taku Ohara, Tohru Kawaguchi, Ikuya Kinefuchi, and Yoichiro Matsumoto
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Mass Transfer 巻: 78 ページ: 630-635
  • DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.07.040
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Molecular Dynamics Study on Heat Transfer Characteristics Over the Interface of Self-Assembled Monolayer and Water Solvent (2014)
  • 著者名/発表者名: Gota Kikugawa, Taku Ohara, Tohru Kawaguchi, Ikuya Kinefuchi, and Yoichiro Matsumoto
  • 雑誌名: ASME Journal of Heat Transfer 巻: 136 号: 10 ページ: 102401-102401
  • DOI: 10.1115/1.4027910
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heat Transfer Characteristics over the Interface of Alkanethiolate SAM and Alkane Liquid (2013)
  • 著者名/発表者名: Gota Kikugawa, Taku Ohara, Tohru Kawaguchi, Ikuya Kinefuchi and Yoichiro Matsumoto
  • 雑誌名: Proceedings of the ASME 2013 Summer Heat Transfer Conference 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal Transport Characteristics over the Interface of Alkanethiol SAM on a Copper Substrate and Water Solvent (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Naruke, Gota Kikugawa, Takeshi Bessho, Satoshi Takata, and Taku Ohara
  • 雑誌名: Proceedings of the 12th International Conference on Fluid Control, Measurements, and Visualization 巻: -
  • 査読あり
• [学会発表] フルオロカーボン系SAMと各種溶媒の界面熱輸送と界面親和性に関する分子論的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊川豪太, 根本充, 別所毅, 山下征士, 小原拓
  • 学会等名: 第53回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: グランキューブ大阪（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-05-24
• [学会発表] フルオロカーボンSAM界面の熱輸送特性に関する分子動力学的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 根本充, 菊川豪太, 別所毅, 山下征士, 小原拓
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部 第51期総会・講演会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] Molecular dynamics viewpoint on heat transfer characteristics of self-assembled monolayers and polymeric substances (2014)
  • 著者名/発表者名: Gota Kikugawa
  • 学会等名: The 8th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena
  • 発表場所: Santa Cruz, USA
  • 年月日: 2014-07-14
  • 招待講演
• [学会発表] Heat Transfer Characteristics over the Interface of Alkanethiolate SAM and Alkane Liquid
  • 著者名/発表者名: Gota Kikugawa, Taku Ohara, Tohru Kawaguchi, Ikuya Kinefuchi and Yoichiro Matsumoto
  • 学会等名: ASME 2013 Summer Heat Transfer Conference
  • 発表場所: Minneapolis, USA
• [学会発表] Thermal Transport Characteristics over the Interface of Alkanethiol SAM on a Copper Substrate and Water Solvent
  • 著者名/発表者名: Yoichi Naruke, Gota Kikugawa, Takeshi Bessho, Satoshi Takata, Taku Ohara
  • 学会等名: 12th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization
  • 発表場所: Nara, Japan