Phonon-engineered extreme thermal conductivity of two-dimensional heterostructures
Phonon-engineered extreme thermal conductivity of two-dimensional heterostructures
批准号:
22KF0102
负责人:
塩見 淳一郎
金额:
$1.47万
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:
2023
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2023-03-08 至 2024-03-31
中文摘要
まず、2次元周期的MoS2/MoSe2ファンデルワールスヘテロ構造における熱伝導率の変調について研究を進めた。非平衡分子動力学(MD)法を用いて、格子不整合が小さい構造における熱伝導率変調とフォノン輸送を計算した結果、MoSe2層の密度を調整することで、コヒーレントフォノン輸送を破壊したり再構築したりできることがわかった。空間エネルギー分布、固有値ベクトル図、分散関係などによりフォノンモードの局在化を可視化することができた。このようなインコヒーレントからコヒーレントへのフォノン輸送の遷移現象を、熱伝導率の構造依存性と温度依存性と関係付けて議論した。さらに、ヘテロ構造に同位体を埋め込んだ系のフォノン輸送をMD法により調べた。その結果、同位体を埋め込んだヘテロ構造では、質量差が小さい場合は熱伝導率が効果的に低減するが、質量差が大きい場合には低減効果が弱くなることがわかった。さらに詳細な解析により、熱伝導率低下のメカニズムが、フォノン・同位体散乱とフォノン・境界散乱に起因していることがわかった。また、同位体内包MoS2/MoSe2ヘテロ構造のフォノン分散曲線には、低周波数領域でフォノン共鳴現象が観察された。そこで、フォノン共鳴とフォノン散乱の複合効果による熱伝導率の抑制について詳しく議論した。次に、2次元パターン化グラフェン/h-BNヘテロ構造のフォノンエンジニアリングを行った。MD計算により熱伝導率のデータベースを生成して、実効熱伝導率を予測する畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を開発した。それにより、異なる配列パターンの横型ヘテロ構造の構造特性を自動的に抽出することができた。学習させたCNNに基づいて、面内熱伝導率が高い横型ヘテロ構造の構造を求めた。さらに、熱伝導率が最も低い構造と最も高い構造のフォノンエネルギー密度分布と透過率を計算し、そのメカニズムを解析した。
英文摘要
まず、2次元周期的MoS2/MoSe2ファンデルワールスヘテロ構造における熱伝導率の変調について研究を進めた。非平衡分子動力学(MD)法を用いて、格子不整合が小さい構造における熱伝導率変調とフォノン輸送を計算した結果、MoSe2層の密度を調整することで、コヒーレントフォノン輸送を破壊したり再構築したりできることがわかった。空間エネルギー分布、固有値ベクトル図、分散関係などによりフォノンモードの局在化を可視化することができた。このようなインコヒーレントからコヒーレントへのフォノン輸送の遷移現象を、熱伝導率の構造依存性と温度依存性と関係付けて議論した。さらに、ヘテロ構造に同位体を埋め込んだ系のフォノン輸送をMD法により調べた。その結果、同位体を埋め込んだヘテロ構造では、質量差が小さい場合は熱伝導率が効果的に低減するが、質量差が大きい場合には低減効果が弱くなることがわかった。さらに詳細な解析により、熱伝導率低下のメカニズムが、フォノン・同位体散乱とフォノン・境界散乱に起因していることがわかった。また、同位体内包MoS2/MoSe2ヘテロ構造のフォノン分散曲線には、低周波数領域でフォノン共鳴現象が観察された。そこで、フォノン共鳴とフォノン散乱の複合効果による熱伝導率の抑制について詳しく議論した。次に、2次元パターン化グラフェン/h-BNヘテロ構造のフォノンエンジニアリングを行った。MD計算により熱伝導率のデータベースを生成して、実効熱伝導率を予測する畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を開発した。それにより、異なる配列パターンの横型ヘテロ構造の構造特性を自動的に抽出することができた。学習させたCNNに基づいて、面内熱伝導率が高い横型ヘテロ構造の構造を求めた。さらに、熱伝導率が最も低い構造と最も高い構造のフォノンエネルギー密度分布と透過率を計算し、そのメカニズムを解析した。
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会议论文
Thermal conductivity modulation of 2D periodic MoS2/MoSe2 arrayed heterostructure
二维周期性MoS2/MoSe2阵列异质结构的热导调制
DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Meng An, Junichiro Shiomi]
通讯作者:
Junichiro Shiomi
高度な界面構造制御による2次元材料のフォノンエンジニアリング
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批准号:24KF0024
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.28万
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财政年份:2024
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位:
Controlling thermal transport of solids by tailored dynamic nanoscale disorders
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批准号:23KF0022
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.28万
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财政年份:2023
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位:
Developing Science of Amorphous Phonon Engineering
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批准号:22H00191
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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资助金额:$27.79万
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财政年份:2022
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位:
フォノンエンジニアリングによる2次元ヘテロ構造の究極的な熱伝導率の実現
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批准号:22F22052
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.47万
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财政年份:2022
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位:
Meta-phononics of disordered solid system including mass transport
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批准号:22H04950
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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资助金额:$122.22万
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财政年份:2022
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位:
Study on Thermoelectric Properties of Metamaterials in Presence of Magnetic Field
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批准号:21F20360
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.22万
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财政年份:2021
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位:
磁場の存在下におけるメタマテリアルの熱電変換物性に関する研究
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批准号:20F20360
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.41万
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财政年份:2020
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位:
Control of coherent phonon transport by low dimensional materials
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批准号:18F18058
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.41万
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财政年份:2018
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位:
Reducing thermal resistance across interfaces in GaN-based LEDs by phonon engineering
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批准号:16F16369
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.54万
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财政年份:2016
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位:
ナノスケール動的濡れ現象の分子動力学解析
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批准号:14F04364
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.47万
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财政年份:2014
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位:
分子と連続体のマルチスケール法による固液接触現象のミクロ流体解析
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批准号:04J10109
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$2.18万
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财政年份:2004
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负责人:塩見 淳一郎
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依托单位: