準カシミヤカップリング誘発したフォノン熱輸送による革新的ナノスケール熱制御

通过准羊绒耦合诱导声子热传输实现创新的纳米级热控制

• 批准号: 22K18773
• 负责人: 長山 暁子
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18773/
• 关键词: 準カシミヤカプリング; ナノギャップ; フォノン熱輸送; 熱共振; 分子動力学解析

数分子層程度の真空ナノギャップを挟む二つの固体が分子間相互作用力のみでフォノン熱輸送を実現し，準カシミヤ熱輸送機構による熱共振現象を発見した（Chen & Nagayama, Int. J. Heat Mass Transf., 2021）．新たに発見したフォノン熱輸送機構には，真空ナノギャップを挟む固体表面に準カシミヤカプリングによるフォノン輸送が誘発される．本研究では，ナノギャップにおける準カシミヤカップリング誘発したフォノン熱輸送機構に基づいて，分子動力学解析および実験の両面より極小局所領域における革新的ナノスケール熱制御技術の原理原則を明示することを目指す．今年度は，独自の計算コードと分子動力学計算パッケージプログラムLAMMPSを用いて計算を実行した．まず，水分子を吸着したPtのナノギャップにおいて，界面固体分子間のみならず液体分子間における熱共振現象およびフォノン輸送を確認できた．非平衡状態において、ナノギャップを介して二つの固液界面間に通過する熱流束はギャップ距離の減少に伴い指数関数的に増加し，二つの液体吸着層の原子間に生じた熱共振が固体界面層の原子間の熱共振を共起させることを波形解析より解明した．次に，SiCのナノギャップにおける熱共振現象およびフォノン輸送が，界面におけるSiCの分子終端原子の配置（Si-C, C-Si, Si-Si, C-C)による影響を明らかにした．異種終端原子が熱共振現象およびフォノン輸送を抑制し，同種終端原子が熱共振現象およびフォノン輸送を促進できることを発見した．これらの結果を2022年度熱工学コンファレンスにて発表し，Royal Society of Chemistry社のPhysical Chemistry Chemical Physics誌およびNanoscale誌に掲載することになった．

将两层层的真空纳米糖夹在几层层中，仅使用分子间相互作用力就可以进行声子热传输，并发现了由半卡什米尔热传输机制引起的热共振现象（Chen＆Nagayama，Int。J.J. Heatose Mose Transf。，2021）。新发现的声子加热机制通过在固体表面上的半施加耦合夹在夹心真空纳米胶条上，诱导了声子传输。这项研究旨在根据小型局部区域中的纳米耦合诱导的声子热传输机制，在分子动力学分析和实验中，基于纳米胶质中的纳米热传输机制，在小型局部地区清楚地证明了创新的纳米级热控制技术原理。今年，我们使用自己的计算代码和分子动力学计算套件程序板进行了计算。首先，在PT吸附的水分子的纳米含量中，不仅在界面固体分子之间，而且在液体分子之间也证实了热共振现象和声子传输。在非平衡状态下，随着间隙距离的降低，通过纳米含量在两个固液界面之间传递的热通量会呈指数增加，并且波形分析表明，两个液体液体充值层的原子之间产生的热共振共振共同核能共同核能相互共振的固体固体固定层互面层之间的热共振。接下来，阐明了SIC分子终止原子在界面上的分子终止原子的分子末端原子（Si-C，C-Si，Si-Si，C-C）的排列，热共振现象和声子传输在SIC的纳米含量中的影响。我们发现异源末端原子抑制热共振和声子传输，并且同源末端原子可以促进热共振和声子传输。这些结果在2022年的热量工程会议上提出，并将在皇家化学学会的物理化学化学物理学和纳米级发表。

项目成果

Quasi-Casimir coupling can induce thermal resonance of adsorbed liquid layers in a nanogap

准卡西米尔耦合可以引起纳米间隙中吸附液体层的热共振

• DOI: 10.1039/d2cp01094a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Chemistry Chemical Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Chen Wentao;Nagayama Gyoko
• 通讯作者: Nagayama Gyoko

Effect of atomic surface termination on heat transfer across SiC－SiC nanogap

原子表面终止对SiC－SiC纳米间隙传热的影响

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of Thermal Engineering Conference
• 作者: Xiangrui Li;Wentao Chen;Gyoko Nagayama
• 通讯作者: Gyoko Nagayama

Interfacial thermal resonance between adsorbed liquid layers in a nanogap

纳米间隙中吸附液体层之间的界面热共振

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of Thermal Engineering Conference
• 作者: Wentao Chen;Gyoko Nagayama
• 通讯作者: Gyoko Nagayama

Phonon Heat Transfer Induced by Quasi-Casimir Coupling in a Nanogap

纳米间隙中准卡西米尔耦合引起的声子传热

• 发表时间: 2022
• 作者: Naruki Ichihara;Masahito Ueda;Xiangrui Li;Naruki Ichihara;Wentao Chen;Wentao Chen
• 通讯作者: Wentao Chen