液体流動と電子材料界面における動電現象解明と新規電子デバイス創成

阐明液体流动和电子材料之间界面的动电现象并创建新的电子设备

• 批准号: 21H01755
• 负责人: 岡田 健
• 金额: $ 10.57万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01755/
• 关键词: グラフェン; 固液界面; 電気伝導; 流動界面; 流動; 動電

本年度は当初の実施計画にある2-1電気シグナル計測とキャリア同定、2-2ラマン測定、2-3流体解析、および2-4統計解析を行った。前年度に確立した微細加工プロセスを用いて作製した流路とグラフェンアッセンブリ法を用いた計測システムを基本構成とし、流速や流路サイズを変化させ流動状態を制御した条件下において起電力測定を行った。その結果、流動状態と起電力には明確な相関があり、発生電圧の分散は層流条件下では見られないことが明らかになった。また発生電圧と電力は、流路内において乱流から層流に遷移する領域が存在することではじめて計測されることが明らかになった。一方、現在は20ミリ秒の時間分解能で計測しているが、流動状態を追従するためには1桁の時間分解能向上が必要であることが判明したため、シグナル-ノイズ比改善を目的に計測システム全体のノイズマネージメントをさらに強化することを新たな検討項目に追加する。また、ラマン計測を実施し、流動状態に応じたグラフェンの電子状態と水の状態解析を行った。計測システムに問題はないが計測条件の最適化に課題が残った。流体解析は当初予定していたポリスチレンビーズによる粒子解析系の構築に加え、数値シミュレーションによる流動の可視化を行った。層流モデルを用いた数値シミュレーションによって流路内上流側において流動状態は乱れ、徐々に層流に遷移する過程が観察された。この遷移過程は起電力シグナルの安定性と出力に対して相関があり、流動状態に起因する電気シグナルの起源解明につながると期待できる。同一サイズの流路を用いた場合においても流入口形状によって流動遷移を制御できることがわかり、発電デバイスとして高出力化に期待ができる。また、最終年度の実施項目である代替材料の探索についても着手し、光学的、および固液界面の評価を行った。以上のように、当初の目的を概ね達成できたと考える。

This year's implementation plan includes 2-1 electrical measurement, 2-2 electrical measurement, 2-3 fluid analysis, and 2-4 statistical analysis. In the past year, the flow path of micromachining was controlled by the method of measuring the flow state of micromachining. The result is that the flow state is clear, the voltage is dispersed, and the laminar flow is clear. There is a field of turbulence in the flow path where electricity is generated and measured. For example, if you want to improve the quality of the product, you can use the product to improve the quality of the product. If you want to improve the quality of the product, you can use the product. The electronic state of water and the state of flow are analyzed. The problem of optimization of measurement conditions is solved. The fluid analysis is based on the prediction of particle size and particle size distribution. The laminar flow process is observed in the upstream side of the flow path. This migration process is related to the stability, output, flow state, and origin of the electrical system. In the case of the same flow path, the shape of the inflow port, the control of the flow migration, the transmission of electricity, and the expectation of high output. The final year of the implementation project is to explore alternative materials, optical, and solid-liquid interface evaluation. All the above mentioned goals are achieved.

项目成果

コスパッタによるモリブデン添加ホウ化物堆積と窒素還元反応

共溅射加钼硼化物沉积和氮还原反应

• 发表时间: 2022
• 作者: 梨本 一樹;堀口 佳子;熊谷 明哉;岡田 健
• 通讯作者: 岡田 健

A comparative study of the antibacterial properties of copper-based transparent oxides at the solid?liquid interface

铜基透明氧化物固液界面抗菌性能对比研究

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac9169
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Okada Takeru;Ohno Kotaro;Kanzaki Makoto;Washio Katsuyoshi
• 通讯作者: Washio Katsuyoshi

Bonding state selective doping of graphene and its application

石墨烯键态选择性掺杂及其应用

• 发表时间: 2021
• 作者: 川谷優也;菅沼学史;辻悦司;片田直伸;Takeru Okada
• 通讯作者: Takeru Okada

グラフェン上を流れる水を利用したエネルギー創出

利用石墨烯上流动的水产生能量

• 发表时间: 2021
• 作者: Reona Minowa;Rintaro Matsuyama;Hidehiro Sakurai;Naruo Sasaki;岡田健
• 通讯作者: 岡田健

Comparative Study on Formation of Boride Thin Films Deposited by Co-sputtering with Molybdenum

钼共溅射硼化物薄膜形成的对比研究

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of ICRP-11/GEC2022
• 作者: Kazuki Nashimoto;Yoshiko Horiguchi;Akichika Kumatani;and Takeru Okada
• 通讯作者: and Takeru Okada