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2008 Fiscal Year Annual Research Report

III族クラスタ系物質の物質探索

Planned Research

Project AreaNew Materials Science Using Regulated Nano Spaces -Strategy in Ubiquitous Elements
Project/Area Number 19051005
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

木村 薫  The University of Tokyo, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (30169924)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 桐原 和大  独立行政法入産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 研究員 (70392610)
Keywordsクラスター / 正20面体 / ボロン / 超伝導 / 蒸気拡散法 / 準結晶 / 化学結合 / 熱電変換材料
Research Abstract

本研究の目的は、これまで築いてきたユビキタス元素であるBとA1の正20面体クラスター固体の統一的描像をさらに進めつつ物質探索を行うことである。
具体的には、正20面体の対称性が非常に高いことから電子状態の縮重度が高くなり、フェルミ・エネルギーでの状態密度が高くなる可能性であり、これは超伝導にとって有利な状況で、超伝導転移温度T_cの高い超伝導体を探索する。本年度は、昨年度のMgドープに続き、蒸気拡散法によるLiドープを行い、β菱面体晶ボロンの単位胞当たりLi原子17個(電子17個)までのドープに成功した。Mgドープと同様に内因性アクセプター準位の上に欠陥生成に起因する局在準位が生成し、フェルミ準位はここに捕らえられてしまい、金属転移も超伝導転移も起きなかった。
一方、このような複雑構造固体は同ナノスケール(クラスターベース)の複合材料と考えられ、単純構造固体では共存できない物性を併せ持つ可能性がある。単純構造固体では共存しない低い熱伝導率κ、高い電気伝導率σ、大きなゼーベック係数Sを併せ持ち、大きな熱電性能指数(Z=S^2σ/κ)を持つ可能性が予想され、新しい熱電変換材料を探索する。本年度は、新しく提案した設計指針(Weakly Bonded Rigid Heavy Clusters、WBRHC)により、AIPdRe準結晶中のクラスター間の結合を弱めるために、昨年度までのReのRuやFe置換に続き、AlのGa置換を行い、熱電性能の向上に成功した。
ボロンの孤立クラスター生成では、4重極イオントラップを使って、水素数の違いにより、正20面体と平面クラスターを作ることに成功した。
準結晶が期待されるB-Mg-Ru系で発見した新しい近似結晶の構造モデルを、HAADF-STEMにより確認した。

  • Research Products

    (5 results)

All 2008

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Formation of hydrogenated boron clusters in an external quadrupole staticattraction ion trap2008

    • Author(s)
      Y. Ohishi, K. Kimura, et.al.
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics 128

      Pages: 124304-1-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermoelectric properties of polygrained icosahedral A1_<71-x>Ga_xPd_<20>Mn_9 (x=0, 2, 3, 4) quasicrystals2008

    • Author(s)
      Y. Takagiwa, K. Kimura, et.al.
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 104

      Pages: 073721-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] HAADF-STEM study of B-Mg-Ru approximant crystals2008

    • Author(s)
      Y. Miyazaki, K. Kimura, et.al.
    • Journal Title

      Philosophical Magazine 88

      Pages: 1935-1940

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Mechanism of Electrical Transport in Boron Nanobelts2008

    • Author(s)
      K. Kirihara, K. Kimura, et.al.
    • Organizer
      16th International Symposium on Boron, Borides and Related Materials
    • Place of Presentation
      Matsue, Japan(招待講演)
    • Year and Date
      2008-09-12
  • [Book] ホウ素・ホウ化物および関連物質の基礎と応用(第1章)2008

    • Author(s)
      宇野良清、木村薫
    • Total Pages
      46
    • Publisher
      シーエムシー出版

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Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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