CAREER: Fundamental Understanding of Thermal Transport at the Single Molecule Level
职业:对单分子水平热传输的基本了解
基本信息
- 批准号:2239004
- 负责人:
- 金额:$ 54.43万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-03-01 至 2028-02-29
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Understanding and control of matter, energy, and information at the nanoscale is one of major hallmarks of modern engineering and sciences. Atomic and single-molecule devices represent the miniaturization limit of any physical machine, and have great potential to create unprecedented functionalities that overcome the performance barriers set by classical physical laws. Directly probing heat transport at the molecular scale will elucidate the fundamental thermal transport mechanisms and dissipation limits in these ultraminiaturized devices, but has remained as a great technological challenge. The principal aim of this project is to fill the knowledge gap in the understanding of thermal transport at the single molecule level. The outcomes of this project can potentially transform the current technologies of energy efficient nanoelectronics and photonics, as well as enable rational bottom-up design methods of high performance thermal and renewable energy materials. This project also focuses on training and diversifying the pool of young generations of nano-engineers and thermal scientists through an integrated education and outreach program that promotes the engagement of K-12 and undergraduate students, particularly those from underrepresented groups, in cutting-edge lab research, workshops, and hands-on learning.The goal of this project is to establish a comprehensive research framework for the fundamental study of heat conduction and energy conversion mechanisms in single molecules. This research will enable systematic tests to address long-standing open questions in molecular thermal transport, which although having a long research history starting from the 1950s, remain at a qualitative level due to the lack of experimental benchmarking data. This project leverages a recently developed scanning thermal microscope with ultrahigh sensitivity that allows the discovery of new thermal effects and promotes creative design of organic molecules from a thermal perspective. Experimental studies will be performed in a series of molecular systems with specific aims to reveal the structure-property relationships in thermal transport of single organic monomers and polymers, and to quantify quantum effects and the figure of merit of thermoelectric molecules. This research is expected to yield deep understanding in molecular phononics and quantum thermoelectrics, and profoundly impact the field of heat management, molecular electronics, and the material design of thermally-enhanced polymers.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在纳米尺度上理解和控制物质、能量和信息是现代工程和科学的主要标志之一。原子和单分子器件代表了任何物理机器的小型化极限,并且具有创造前所未有的功能的巨大潜力,这些功能可以克服经典物理定律所设定的性能障碍。在分子尺度上直接探测热传输将阐明这些超小型化器件中的基本热传输机制和耗散极限,但仍然是一个巨大的技术挑战。该项目的主要目的是填补在单分子水平上理解热传输的知识空白。该项目的成果可能会改变目前的节能纳米电子和光子技术,并实现高性能热能和可再生能源材料的合理自下而上的设计方法。该项目还侧重于通过综合教育和推广计划,促进K-12和本科生的参与,特别是那些来自代表性不足的群体的参与,培训和多样化年轻一代的纳米工程师和热科学家。本项目的目标是建立一个全面的研究框架,用于单分子热传导和能量转换机制的基础研究。这项研究将使系统的测试,以解决长期悬而未决的问题,在分子热输运,虽然有一个长期的研究历史,从20世纪50年代开始,仍然在定性水平,由于缺乏实验基准数据。该项目利用了最近开发的具有热敏感性的扫描热显微镜,可以发现新的热效应,并从热的角度促进有机分子的创造性设计。实验研究将在一系列分子系统中进行,具体目的是揭示单一有机单体和聚合物热传输的结构-性能关系,并量化量子效应和热电分子的优值。该研究有望在分子声子学和量子热电学方面产生深刻的理解,并对热管理、分子电子学和热增强聚合物的材料设计领域产生深远的影响。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响评审标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Longji Cui其他文献
Harmony with superatoms
与超原子的和谐
- DOI:
10.1038/nmat4830 - 发表时间:
2016-12-20 - 期刊:
- 影响因子:38.500
- 作者:
Longji Cui;Edgar Meyhofer;Pramod Reddy - 通讯作者:
Pramod Reddy
Phonon interference in single-molecule junctions
单分子结中的声子干涉
- DOI:
10.1038/s41563-025-02195-w - 发表时间:
2025-03-28 - 期刊:
- 影响因子:38.500
- 作者:
Sai C. Yelishala;Yunxuan Zhu;P. M. Martinez;Hongxuan Chen;Mohammad Habibi;Giacomo Prampolini;Juan Carlos Cuevas;Wei Zhang;J. G. Vilhena;Longji Cui - 通讯作者:
Longji Cui
Manipulating d-orbital of Cu single atom site by coordination engineering for selective oxidation of benzene
通过配位工程调控铜单原子位点的 d 轨道用于苯的选择性氧化
- DOI:
10.1038/s41467-025-61198-y - 发表时间:
2025-07-01 - 期刊:
- 影响因子:15.700
- 作者:
Shuchun Li;Changsheng Cao;Jiabin Chen;Wen Wen;Xuefei Zhang;Longji Cui;Yuke Li;Xing Huang;Yu Tang;Zailai Xie - 通讯作者:
Zailai Xie
Longji Cui的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Longji Cui', 18)}}的其他基金
I-Corps: Thermophotovoltaic system without a vacuum or air gap
I-Corps:无真空或气隙的热光伏系统
- 批准号:
2311324 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
数字技术赋能永久基本农田质量提升路径研究
- 批准号:2025C25027
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
数字化赋能基本公共服务均等化的实践路径研究
- 批准号:2025C35046
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基本孕产妇健康管理服务质量对代际健康的影响、作用机制与政策优化研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
生物质基本征阻燃型相变复合材料的多尺度结构设计及其锂离子电池热管理的应用探索
- 批准号:JCZRYB202500211
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
单双相动作电位忆阻神经元与基本类脑逻辑计算研究
- 批准号:QN25F010035
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
上海市商业保险与基本医疗保险衔接问题研究
- 批准号:2025HP32
- 批准年份:2025
- 资助金额:4.0 万元
- 项目类别:省市级项目
仿射Fargues-Fontaine曲线的平展基本
群
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
中医临床生成式人工智能系统基本功能规范
- 批准号:2025BZ008
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
种植结构变迁的基本事实、内在机理与政策调整研究
- 批准号:72473088
- 批准年份:2024
- 资助金额:万元
- 项目类别:面上项目
男男性行为者HIV合并猴痘感染传播动力学及风险预测模型研究
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
相似海外基金
CAREER: Understanding Collisionless Magnetic Reconnection as a Fundamental Heliospheric Process
职业:理解无碰撞磁重联作为基本的日光层过程
- 批准号:
2338131 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Continuing Grant
CAREER: Towards a Fundamental Understanding of Interface Strain-Driven Pseudomorphic Phase Transformation in Multilayered Nanocomposites
职业生涯:对多层纳米复合材料中界面应变驱动的赝晶相变有一个基本的了解
- 批准号:
2340965 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Understanding the Fundamental Dynamics of Angular Momentum Carrying Acoustic Wave Propagation
职业:了解角动量携带声波传播的基本动力学
- 批准号:
2142555 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Understanding and Overcoming the Fundamental Barriers to the Direct Reduction of Aluminum Hydroxide to Aluminum Metal
职业:了解并克服氢氧化铝直接还原为金属铝的基本障碍
- 批准号:
2047851 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Toward a Fundamental Understanding of Why Thrombus Dissolves, Persists, or Breaks Off
职业生涯:对血栓为何溶解、持续或破裂有一个基本的了解
- 批准号:
2046148 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Phonon Scattering By Electrons: From Fundamental Understanding To Thermal Transport Control
职业:电子声子散射:从基本理解到热传输控制
- 批准号:
1846927 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Standard Grant
CAREER: Understanding the fundamental mechanisms of vesiculation and solute encapsulation of smectic phospholipid films on cellulose
职业:了解纤维素上近晶磷脂膜的囊泡化和溶质封装的基本机制
- 批准号:
1848573 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Continuing Grant
CAREER: SusChEM: Heavy Atom Isotope Effects in Carbon Dioxide Fixation Catalysis: Fundamental Understanding and Catalyst Discovery
职业:SusChEM:二氧化碳固定催化中的重原子同位素效应:基本理解和催化剂发现
- 批准号:
1652606 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Continuing Grant
CAREER: Leveraging a fast-evolving kinase family to gain fundamental understanding of kinase evolution
职业:利用快速进化的激酶家族获得对激酶进化的基本了解
- 批准号:
1553334 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Continuing Grant
CAREER: Fundamental Understanding of Self-Assembly by Peptide-Polymer Conjugates in Creating Functional Biomaterials from Multiscale Simulations
职业:通过多尺度模拟创建功能性生物材料时对肽-聚合物缀合物自组装的基本理解
- 批准号:
1554508 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 54.43万 - 项目类别:
Standard Grant