Active thermal transport control by carrier tuning in van der Waals materials

通过范德华材料中的载流子调节进行主动热传输控制

• 批准号: 20KK0087
• 负责人: 廣谷 潤
• 金额: $ 11.98万
• 依托单位: Kyoto University (2021-2022)Nagoya University (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-10-27 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20KK0087/
• 关键词: ナノ熱計測; 熱物性; サーモリフレクタンス; 第一原理計算; カーボンナノチューブ; ドーピング; 原子層材料; 熱輸送制御; 光物性

本年度は国際共同研究を進める熱計測手法を中心に活動を実施した。ナノ厚さの原子層材料に対する異方性熱伝導率計測手法である周波数領域サーモリフレクタンス法の開発を引き続き実施した。光学系と測定系を改良することにより150MHzまでの高周波領域におけるレーザー加熱システムを構築することができた。通常のpump-probe光の周波数領域サーモリフレクタンス法だけでなく、ヘテロダインによる差周波による計測系とすることで、これまで20MHz以上の高周波加熱によるS/N比低下の問題を回避しつつ、より高周波での計測ができるシステムを構築することができた。構築したシステムを熱伝導率が既知の材料(酸化シリコン、酸化アルミニウム、シリコン、ダイヤモンド)に対して熱計測を行い、その有効性を確認することができた。さらに周波数領域サーモリフレクタンス計測で表面にAuをトランスデューサー層として用いる必要があったが、Auの熱伝導率が高いが故に低熱伝導率材料に対する計測感度が低い課題があった。そこで、表面のトランスデューサー層をパターニングすることで金属を伝わる伝熱を抑制し、結果として従来と比べて低熱伝導材料の測定が可能となった。開発した本システムはガラスなどの等方的な低熱伝導率材料だけでなく異方性材料も測定可能である。さらに考案した本システムを応用することで、材料の局所加熱と温度計測が可能であることを見出した。現在、このシステムを用いて材料の熱伝導率計測や局所加熱による熱輸送の非定常現象を観測するシステムを構築中である。

This year, the <s:1> international Joint research を entered the める thermal measurement techniques を center に activities を were carried out た. ナ ノ thick さ の atomic layer material に す seaborne る square difference 伝 heat conductivity measuring technique で あ る cycle for field サ ー モ リ フ レ ク タ ン ス method の open 発 を lead き 続 き be applied し た. Modified す と department of optical measurement system を る こ と に よ り 150 MHZ ま で の high frequency domain に お け る レ ー ザ ー heating シ ス テ ム を build す る こ と が で き た. Usually の pump - の cycle for the probe light field サ ー モ リ フ レ ク タ ン ス method だ け で な く, ヘ テ ロ ダ イ ン に よ る difference frequency に よ る measuring system と す る こ と で, こ れ ま で more than 20 MHZ の high frequency heating に よ る low S/N ratio is の を avoid し つ つ, よ り high frequency で の measuring が で き る シ ス テ ム を build す る Youdaoplaceholder0 とがで た. Build し た シ ス テ ム を 伝 heat conductivity が already know の materials (acidification シ リ コ ン, acidification ア ル ミ ニ ウ ム, シ リ コ ン, ダ イ ヤ モ ン ド) に し seaborne thermal measuring て を い, そ の have sharper sex を confirm す る こ と が で き た. さ ら に cycle for field サ ー モ リ フ レ ク タ ン ス measuring で surface に Au を ト ラ ン ス デ ュ ー サ ー layer と し て in い る necessary が あ っ た が, Au の hot 伝 high conductivity が い が so に low thermal 伝 conductivity material に す seaborne る measuring sensitivity low が い subject が あ っ た. そ こ で, surface の ト ラ ン ス デ ュ ー サ ー layer を パ タ ー ニ ン グ す る こ と で metal を 伝 わ る 伝 hot を し, results と し て 従 to と than べ て low thermal 伝 guide material の determination が may と な っ た. The development of な た, システム, ガラスな, ガラスな, <s:1>, etc. for the determination of な low thermal 伝 conductivity materials だけでなく and anisotropic materials <e:1> may である. さ ら に test case し た this シ ス テ ム を 応 with す る こ と で bureau heating と thermometer measurement, material の が may で あ る こ と を shows し た. Now, こ の シ ス テ ム を with い て の heat 伝 conductivity measuring や bureau heating に よ る heat transfer の unsteady phenomenon を 観 measuring す る シ ス テ ム を building in で あ る.

项目成果

Tsinghua University/Beijing University(中国)

清华大学/北京大学（中国）

Cross-linking gelation of isomaltodextrin for the chromatographic separation of semiconducting carbon nanotubes

异麦芽糖糊精交联凝胶用于半导体碳纳米管的色谱分离

• DOI: 10.35848/1882-0786/abd28b
• 发表时间: 2020
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Matsunaga Yuki;Hirotani Jun;Ohno Yutaka;Omachi Haruka
• 通讯作者: Omachi Haruka

Long-Time Molecular Dynamics: Parallel-in-Time Integration and Machine Learning Interatomic Potentials

长时分子动力学：并行时间积分和机器学习原子间势

• 发表时间: 2020
• 作者: Lijun Liu;Yoji Shibutani
• 通讯作者: Yoji Shibutani

The University of Arizona(米国)

亚利桑那大学（美国）

Highly sensitive thermophysical property measurement for anisotropic materials using frequency-domain thermoreflectance with transducer patterning

使用频域热反射和换能器图案对各向异性材料进行高灵敏度热物理特性测量

• 发表时间: 2023
• 作者: Yuki Akura;Amit Banerjee;Toshiyuki Tsuchiya;and Jun Hirotani
• 通讯作者: and Jun Hirotani