Quantum mechanical analyses of nanoscale phonon transport

纳米级声子输运的量子力学分析

基本信息

  • 批准号:
    19F19353
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.02万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2019-11-08 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research achievements under the support of JSPS fellowship mainly include three aspects:(1) We develop the three-dimensional anharmonic phonon non-equilibrium Green’s function formalism, and a parallelized computational framework for large-scale quantum heat transport simulation. With the new methodology, the open question of how anharmonic phonon-phonon scattering plays the role in heat transport at solid-solid interface is studied with a local spectral energy exchange decomposition scheme. Also we present a novel path to demonstrate phonon localization in graded superlattices and a thermal conductivity minimum phenomenon in the quantum coherent regime.(2) We develop a mesoscopic simulation framework based on the phonon Boltzmann equation under Callaway’s dual relaxation model with fully ab initio input of phonon properties for both isotropic and anisotropic material systems. With the new method, we investigate the size effect of phonon hydrodynamics in graphitic nano- and micro-structures, and promote the experimental observation of phonon Poiseuille flow in micro-meter-scale isotopically purified graphite ribbon.(3) We develop a coupled model for heat transport along polar dielectric nanostructures via phonons and surface phonon polaritons. A universal quantum of two-dimensional heat transport in ultrathin polar films is derived for surface phonon polaritons. The non-linear temperature profile due to the coupled dynamics is also demonstrated.
在JSP奖学金的支持下的研究成就主要包括三个方面:(1)我们开发了三维的Anharmonic声子非平衡的绿色功能形式,以及用于大规模量子热传输模拟的并行计算框架。借助新的方法,对于固相固体界面的热传输中,非谐声声子 - 音纸散射如何在局部光谱能量交换方案中扮演的开头问题。 Also we present a novel path to demonstrate phonon localization in graded superlattices and a thermal conductivity minimum phenomenon in the quantum coherent regime.(2) We develop a mesoscopic simulation framework based on the phonon Boltzmann equation under Callaway’s dual relaxation model with fully ab initio input of phonon properties for both isotropic and anisotropic material systems.使用新方法,我们研究了语音纳米和微结构中声子流体动力学的尺寸效应,并促进了对同位素纯化的石墨色素色调中声子Poiseuille流的实验性观察。(3)我们开发了通过Palloic nanostress通过Polaric Nananostroms和Chore Surface phonon Polaron Polor polariton和Pallos polaron Polaritiity开发的辅助模型。超薄极性膜中的二维热传输的通用量子是为表面声子极化子得出的。还证明了由于耦合动力学引起的非线性温度曲线。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Quantum of thermal conductance of nanofilms due to surface-phonon polaritons
  • DOI:
    10.1103/physrevb.104.l201407
  • 发表时间:
    2021-11-19
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Guo, Yangyu;Tachikawa, Saeko;Ordonez-Miranda, Jose
  • 通讯作者:
    Ordonez-Miranda, Jose
Anharmonic phonon-phonon scattering at solid/solid interface
固体/固体界面处的非简谐声子-声子散射
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Guo;Z. Zhang;M. Bescond;S. Xiong;M. Nomura and S. Volz
  • 通讯作者:
    M. Nomura and S. Volz
Phonon vortex dynamics in graphene ribbon by solving Boltzmann transport equation with ab initio scattering rates
通过求解具有从头散射率的玻尔兹曼输运方程来研究石墨烯带中的声子涡旋动力学
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.120981
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Guo;Z. Zhang;M. Nomura;S. Volz;and M. Wang
  • 通讯作者:
    and M. Wang
Thermal self-synchronization of nano-objects
  • DOI:
    10.1063/5.0058252
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Zhongwei Zhang;Yangyu Guo;M. Bescond;Jie Chen;M. Nomura;S. Volz
  • 通讯作者:
    Zhongwei Zhang;Yangyu Guo;M. Bescond;Jie Chen;M. Nomura;S. Volz
Heat Transport at Si/Ge Interface by Anharmonic Phonon Non-Equilibrium Green Function Formalism
非谐波声子非平衡格林函数形式在 Si/Ge 界面的热传输
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Guo;Z. Zhang;M. Bescond;S. Xiong;M. Nomura;S. Volz
  • 通讯作者:
    S. Volz
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野村 政宏其他文献

光とのアナロジー・融合による熱輸送の新展開
通过类比和与光融合实现热传输的新进展
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    蔭浦泰資;笹間陽介;寺地徳之;渡邊賢司;谷口尚;山田圭介;小野田忍;山口尚秀;野村 政宏
  • 通讯作者:
    野村 政宏
フォノニック結晶の展望
声子晶体的前景
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中川 純貴;鹿毛 雄太;Jeremie Mair;野村 政宏;野村政宏
  • 通讯作者:
    野村政宏
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量子互联网的量子中继网络
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    小坂 英男
多結晶SiGe 薄膜を用いた平面型熱電素子の作製と評価
多晶硅锗薄膜平面热电元件的制作与评估
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    小池 壮太;柳澤 亮人;黒澤 昌志;R. Jha;辻井 直人;森 孝雄;野村 政宏
  • 通讯作者:
    野村 政宏
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  • 发表时间:
    2019
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  • 作者:
    野村 政宏;柳澤 亮人;Paul Oliver
  • 通讯作者:
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