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2014 年度 実績報告書

ナノスケール熱電変換のボトムアップ的シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 24681021
研究機関東京理科大学

研究代表者

山本 貴博  東京理科大学, 工学部, 講師 (30408695)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードナノ構造物性 / 熱電変換 / シミュレーション
研究実績の概要

本研究は、ナノ物質の熱電変換を原子・分子レベルで高精度に解析するシミュレータの開発を行うとともに、ナノ物質に固有の非平衡熱電相関現象の解明とユビキタス元素からなる熱電変換ナノ物質の開発支援を行うものである。期間内には以下の3項目について研究を実施した。
項目1:ナノ物質の熱電変換シミュレータの開発
項目2:ナノ物質に特有の非平衡熱電相関現象の理論予測
項目3:ユビキタス元素を基軸としたPGECナノ物質の理論設計とデータベースの公開
以下に各項目の研究実績の概要を記す。
項目1では、非平衡グリーン関数法と密度汎関数法に基づく熱電物性シミュレータを世界に先駆けて開発し、さらに、入力ファイル作成やシミュレーション結果の可視化を支援するグラフィカルインターフェース(GUI)の開発を行った。項目2では、カーボンナノチューブ薄膜(バッキーペーパー)の熱電物性のキャリアドープ量依存性をシミュレーションにより明らかにし、国内の実験グループと共同で、世界初となるオールカーボンナノチューブ・フレキシブル熱電素子の開発に成功し、その熱電パフォーマンスを電気的に制御することに成功した。また、遷移金属ダイカルコゲナイド物質に円偏光した光を照射することで、無磁場でさえもネルンスト効果が起こること(バレーネルンスト効果)を発見した。項目3では、2014年に発見されたばかりのユビキタス元素からなる新物質「黒リン原子層」を伸張させることで、その熱電パワーファクターを変調させることができることを発見した。ソフトウェアおよびデータベースの公開に関しては、WEB上に開発ソフトとと取扱説明書を一般公開し、本研究成果の普及に務めた。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Significant enhancement of the thermoelectric performance of phosphorene through the application of tensile strain2015

    • 著者名/発表者名
      Satoru Konabe, Takahiro Yamamoto
    • 雑誌名

      Applied Phyics Express

      巻: 8 ページ: 015202(4pages)

    • DOI

      10.7567/APEX.8.015202

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 第一原理シミュレーションによる新規フレキシブル熱電材料の探索2015

    • 著者名/発表者名
      山本貴博, 小鍋哲
    • 雑誌名

      日本熱電学会誌

      巻: 11 ページ: 9/16

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tuning of the Thermoelectric Properties of One-Dimensional Material Networks by Electric Double Layer Techniques using Ionic liquids2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Yanagi, Shouhei Kanda, Yuki Oshima, Yoshimasa Kitamura, Hideki Kawai, Takahiro Yamamoto, Taishi Takenobu, Yusuke Nakai, Yutaka Maniwa
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 14 ページ: 6437/6442

    • DOI

      10.1021/nl502982f

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Valley Photothermoelectric Effects in Transition Metal Dichalcogenides2014

    • 著者名/発表者名
      Satoru Konabe, Takahiro Yamamoto
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 90 ページ: 075430(4pages)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.90.075430

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] グラフェンとその関連物質の熱伝導と熱電物性2014

    • 著者名/発表者名
      山本貴博, 小鍋哲
    • 雑誌名

      Journal of the Vacuum Society of Japan

      巻: 57 ページ: 457/460

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.3131/jvsj2.57.457

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] SWCNTフィルムの熱電物性:半導体型・金属型混合の効果2015

    • 著者名/発表者名
      林大介, 中井 祐介, 客野遥, 柳和宏, 宮田耕充, 真庭豊, 山本貴博
    • 学会等名
      第62回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川県平塚市(東海大・湘南キャンパス)
    • 年月日
      2015-03-13
  • [学会発表] Crossover between Localization and Delocalization in Edge-Disordered Graphene Nanoribbons2015

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      第48回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学 伊藤国際学術研究センター 伊藤謝恩ホール
    • 年月日
      2015-02-21
  • [学会発表] カーボンナノチューブ薄膜の熱電特性:シミュレーションとデバイス動作特性2014

    • 著者名/発表者名
      加藤哲平、臼井信志、山本貴博
    • 学会等名
      第35回 日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      東京、東京工業大学(大岡山キャンパス)
    • 年月日
      2014-11-24
  • [学会発表] G-mode modulation of graphene by mechanical strain2014

    • 著者名/発表者名
      Kento Tada, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 17th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      Yonsei University, Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-11-04
  • [学会発表] Quantum Transport in Disordered Graphene Nanoribbons with Randomly Distributed Edge Vacancies2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 17th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      Yonsei University, Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-11-04
  • [学会発表] Electronic Structure of Graphene Nanomeshs with Triangular Nanoholes2014

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Fujii, Kengo Takashima, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 17th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 発表場所
      Yonsei University, Seoul, Korea
    • 年月日
      2014-11-03
  • [学会発表] Anomalous Photo-thermoelectric Effects in Transition Metal Dichalcogenides2014

    • 著者名/発表者名
      Satoru Konabe, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Recent Progress in Graphene Research (RPGR2014)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2014-09-25
  • [学会発表] Computational Simulation on Coherent Electronic Transport in Edge-Disordered Graphene Nanoribbons2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Hiromu Fujii, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Recent Progress in Graphene Research (RPGR2014)
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2014-09-25
  • [学会発表] Photo-induced anomalous Nernst effects in transition metal dichalcogenides2014

    • 著者名/発表者名
      Satoru Konabe, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      第75回 応用物理学会秋季学術講演会 JSAP-OSA Joint Symposia
    • 発表場所
      北海道大学(札幌)
    • 年月日
      2014-09-17
  • [学会発表] 電気二重層キャリア注入による半導体型単層カーボンナノチューブの熱電物性の制御2014

    • 著者名/発表者名
      柳和宏,河合英輝,神田翔平,大島侑己,北村典雅,山本貴博,中井祐介,真庭豊
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      愛知県春日井市 中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07
  • [学会発表] 遷移金属ダイカルコゲナイドにおけるバレーネルンスト効果2014

    • 著者名/発表者名
      小鍋哲、山本貴博
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      愛知県春日井市 中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07
  • [学会発表] Photo-Induced Anomalous Nernst Effects in Transition Metal Dichalcogenides2014

    • 著者名/発表者名
      小鍋哲、山本貴博
    • 学会等名
      第47回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2014-09-05
  • [学会発表] Heat-Transport and Thermoelectric Properties of Carbon Nanotubes2014

    • 著者名/発表者名
      山本貴博
    • 学会等名
      第47回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2014-09-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Seebeck coefficient of carbon-nanotube thin-films2014

    • 著者名/発表者名
      Teppei Kato, Shinji Usui, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-08-26
  • [学会発表] Edge-Vacancy Effect on Electronic Transport in Narrow Graphene Nanoribbons2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Hiromu Fujii, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-08-26
  • [学会発表] Coherent Electronic Transport in Edge-Disordered Graphene Nanoribbons2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Hiromu Fujii, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 6th IEEE International Nanoelectronics Conference (IEEE INEC 2014)
    • 発表場所
      Hokkaido University, Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-07-30
  • [学会発表] Development of New Simulation Method for Thermoelectric Responses of Large Scale Systems and Its Applications2014

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Takada, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 8th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena
    • 発表場所
      Chaminade Resort, Santa Cruz, CA
    • 年月日
      2014-07-14
  • [学会発表] Thermoelectric Power of Carbon-Nanotube Bucky Paper: Simulation and Experiment2014

    • 著者名/発表者名
      Teppei Kato, Shinji Usui, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      The 8th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena
    • 発表場所
      Chaminade Resort, Santa Cruz, CA
    • 年月日
      2014-07-14
  • [学会発表] Edge-Vacancy Effect on Electronic Transport in Narrow Graphene Nanoribbons2014

    • 著者名/発表者名
      Kengo Takashima, Hiromu Fujii, Takahiro Yamamoto
    • 学会等名
      QuantumHagen
    • 発表場所
      Copenhagen, Denmark
    • 年月日
      2014-07-01
  • [備考] 熱電物性シミュレーションの可視化ツール QTWARE

    • URL

      http://www.rs.tus.ac.jp/takahiro/QTWare.html

  • [産業財産権] 黒リン単原子膜、熱電材料、及び熱電変換素子2014

    • 発明者名
      山本貴博
    • 権利者名
      山本貴博
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-209402
    • 出願年月日
      2014-10-10

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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