Quantized Phonon Conductance of One-dimensional Systems

一维系统的量子化声子电导

基本信息

  • 批准号:
    2231376
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42.52万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2024
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2024-04-01 至 2027-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Non-technical Abstract: The ability of a solid to conduct electricity and heat determines its application potential in new technologies such as microelectronics. Surprisingly, quantum physics predicts that the electricity- and heat- carrying capabilities of a solid at the nanometer scale do not reduce continuously with decreased cross-section. This quantum theory has been validated repeatedly in different experiments for both the electricity- and heat-carrying capabilities of electrons in different nanostructures. In comparison, there has been only one reported experimental observation of the predicted quantum behavior of the heat-carrying ability in a polycrystalline silicon nitride nanostructure. In response to a call for further experimental investigations of the quantum theory of lattice heat transport, this project is focused on experimental investigation of this quantum theory in individual single-walled carbon nanotubes with the use of a unique measurement method. Success of this research is expected to both enhance the understanding of a essential pillar of condensed matter physics and provide education and outreach opportunities for broadening the participation in quantum and thermal science research and technology developments. Technical Abstract: Free of two-level defects, SWCNTs are closest to an ideal one-dimensional (1D) quantum system among the nanostructures that have been experimentally realized. The goal of this work is to advance multiprobe measurements of the intrinsic thermal conductance of 1D nanostructures for accurate detection of the quantized phonon conductance that has been predicted for a SWCNT at a relatively high temperature up to about 10 K. This temperature range is much more conducive to producing unambiguous experimental evidence of quantized phonon conductance than the below-0.8 K temperature required for prior studies of silicon nitride nanobeams. If successful, the proposed measurements of SWCNTs will establish an experimental capability for detecting and controlling quantized phonon transport behaviors of low-dimensional systems. This capability is expected to advance the frontier of experimental research in a foundational area of condensed matter physics.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.
非技术摘要:固体的导电和导热能力决定了其在微电子等新技术中的应用潜力。令人惊讶的是,量子物理学预测纳米尺度固体的载电和载热能力不会随着横截面的减小而持续减小。这种量子理论已经在不同的实验中针对不同纳米结构中电子的载电和载热能力得到了反复验证。相比之下,只有一项关于多晶氮化硅纳米结构中热承载能力的预测量子行为的实验观察报道。为了响应对晶格热传输量子理论进一步实验研究的号召,该项目的重点是使用独特的测量方法在单个单壁碳纳米管中对该量子理论进行实验研究。这项研究的成功预计将增强对凝聚态物理重要支柱的理解,并为扩大量子和热科学研究和技术开发的参与提供教育和推广机会。 技术摘要:单壁碳纳米管不存在两能级缺陷,是目前已通过实验实现的纳米结构中最接近理想一维(1D)量子系统的。这项工作的目标是推进一维纳米结构固有热导的多探针测量,以准确检测单壁碳纳米管在高达约 10 K 的相对较高温度下预测的量子化声子电导。这个温度范围要大得多。与先前氮化硅纳米束研究所需的低于 0.8 K 的温度相比,有利于产生量化声子电导的明确实验证据。如果成功,所提出的单壁碳纳米管测量将建立检测和控制低维系统的量子化声子输运行为的实验能力。这种能力预计将推动凝聚态物理基础领域实验研究的前沿。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审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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Li Shi其他文献

The puzzle of migrant labour shortage and rural labour surplus in China
中国农民工短缺与农村劳动力剩余之谜
  • DOI:
    10.1016/j.chieco.2011.01.006
  • 发表时间:
    2011-12-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Knight, John;Deng Quheng;Li Shi
  • 通讯作者:
    Li Shi
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
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    0
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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Land Rights Insecurity and Temporary Migration in Rural China Www.pse.ens.fr Land Rights Insecurity and Temporary Migration in Rural China
中国农村的土地权利不安全和临时移民 Www.pse.ens.fr 中国农村的土地权利不安全和临时移民
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Maëlys de la Rupelle;Quheng Deng;Shi Li;Vendryes;Thomas;Quheng Deng;Li Shi;M. Gurgand;Loren Brandt;M. Fournier;Sandra Poncet;A. Robilliard;Chris Udry;Sylvie Lambert;A. Safir;S. Démurger;M. Ravallion;Zhong Yuan
  • 通讯作者:
    Zhong Yuan
Tropical forcing of Australian extreme low minimum temperatures in September 2019
2019 年 9 月澳大利亚极端低温的热带强迫
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    E. Lim;H. Hendon;Li Shi;Catherine O. de Burgh;D. Hudson;A. King;B. Trewin;Morwenna Griffiths;A. Marshall
  • 通讯作者:
    A. Marshall

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    2321302
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 42.52万
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    2023
  • 资助金额:
    $ 42.52万
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    2015954
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 42.52万
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    Standard Grant
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  • 批准号:
    1707080
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 42.52万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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探索纳米结构和器件中的高度非平衡热传输
  • 批准号:
    1336968
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 42.52万
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    Standard Grant
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  • 批准号:
    1125957
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 42.52万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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  • 批准号:
    1048767
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 42.52万
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    Continuing Grant
Electronic Thermal Transport in Nanoscale Conductors
纳米级导体中的电子热传输
  • 批准号:
    0933454
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    2009
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High Throughput Nanoimprint Manufacturing of Shape-Specific, Stimuli-Responsive Polymeric Nanocarriers for Drug and Imaging Agent Delivery
用于药物和显像剂输送的形状特异性、刺激响应性聚合物纳米载体的高通量纳米压印制造
  • 批准号:
    0900715
  • 财政年份:
    2009
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    $ 42.52万
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    Standard Grant

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金属/氧化镓特定界面的声子非弹性输运机理与传热强化研究
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    52306115
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  • 批准号:
    12371377
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    23K20180
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 42.52万
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    2024
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    Standard Grant
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    EP/Y002857/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 42.52万
  • 项目类别:
    Research Grant
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  • 批准号:
    2407260
  • 财政年份:
    2024
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  • 批准号:
    24K05847
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 42.52万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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