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2010 Fiscal Year Annual Research Report

クラスレート系化合物の物質探索

Planned Research

Project AreaNew Materials Science Using Regulated Nano Spaces -Strategy in Ubiquitous Elements
Project/Area Number 19051011
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

山中 昭司  広島大学, 大学院・工学研究院, 特任教授 (90081314)

Keywordsクラスレート / 超伝導 / 熱電変換 / 14族元素 / 超高圧合成 / 格子振動 / 熱伝導 / ラマン散乱
Research Abstract

山中昭司(研究代表者)
1.ナトリウム含有シリコンクラスレート単結晶の高圧合成と構造評価
5GPa,800-1000℃の高温高圧条件下でNa含有シリコンクラスレート単結晶の合成に成功した。タイプI型はNa_8Si_<46>の定比組成で,格子定数も常圧で得られる試料と変わらないが,タイプII型は組成がNa_<29>Si_<136>で,常圧で得られる最もNa含有量の多いNa_<24>Si_<136>に比較してもNaが過剰であり,格子定数も大きい。構造解析から,余分なNa原子は,16面体ケージにNa-Na対として取り込まれることをを明らかにした。同じケージに2個の原子が取り込まれた最初のシリコンクラスレート化合物として注目できる。
2.SrAl_2Si_2の高圧合成
代表的なZintl相SrAl_2Si_2を13GPa,1000℃の高圧高温条件を用いて合成し,α-ThCr_2Si_2型構造の新規高圧相を得ることに成功した。これは,転移温度T_c=4.0Kの超伝導体となることを見出した。ハニカム層状構造の常圧相は超伝導を示さない。多形の結晶構造とバンド構造の比較,ドーピングの可能性などについて,引き続き研究を進めている。
高畠敏郎(連携研究者)
1.タイプVIIIのBa_8Ga_<16>Sn_<30>のp型とn型の単結晶をGaとSnのフラックス量を調節して育成した。キャリア密度を制御することで,無次元性能指数ZTを450K付近でp型では1.0,n型では0.9まで向上させた。
2.新規化合物K_<8+x>Ga_<16-x>(Ga,Sn)_<136>を初めて合成し,II型クラスレート構造をもつことを確認した。16面体中でのKゲストは非中心の4サイト間をラットリングしており,その為に熱伝導率が抑制されていることが判った。

  • Research Products

    (39 results)

All 2011 2010

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 14 results) Presentation (23 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Preparation and Superconductivity of New Stage and Polytypic Phases in Potassium-Intercalated Zirconium Nitride Chloride (K_xZrNCl)2011

    • Author(s)
      Z.Zheng
    • Journal Title

      Chem.Mater.

      Volume: 23 Pages: 1558-1563

    • DOI

      10.1021/cm103368g

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical conductivity spectral anomalies in the off-center rattling system β-Ba_8Ga_<16>Sn_<30>2011

    • Author(s)
      T.Mori
    • Journal Title

      Phys.Rev.Lett.

      Volume: 106 Pages: 015501(1-4)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intercalation and superconductivity in ternary layer structured metal nitride halides (MNX:M=Ti, Zr, Hf ; X=Cl, Br, I)2010

    • Author(s)
      S.Yamanaka
    • Journal Title

      J.Mater.Chem.

      Volume: 20 Pages: 2922-2933

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Silicon clathrates and carbon analogs, high pressure synthesis, structure and superconductivity2010

    • Author(s)
      S.Yamanaka
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 39 Pages: 1901-1915

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of swelling on the anisotropic superconductivity of electron-doped β-ZrNCl and HfNCl2010

    • Author(s)
      K.Hotehama
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn.

      Volume: 79 Pages: 014707/1-10

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High pressure synthesis and properties of ternary titanium (III) fluorides in the system KF-TiF_3 containing regular pentagonal bipyramids [TiF_7]2010

    • Author(s)
      S.Yamanaka
    • Journal Title

      J.Solid State Chem.

      Volume: 183 Pages: 256-261

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A New Intercalation Superconductor Mg_x(PC)_yZrNCl2010

    • Author(s)
      S.Yamanaka
    • Journal Title

      Physica C

      Volume: 470 Pages: S693-694

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interplay between thermoelectric and structural properties of type-I clathrate K_8Ga_8Sn_<38> single crystal2010

    • Author(s)
      T.Tanaka
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 81 Pages: 16510(1-6)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Eu charge and atomic dynamics in Eu_3Pd_<20>Ge_6 investigated by ^<151>Eu Mossbauer effect2010

    • Author(s)
      S.Tsutsui
    • Journal Title

      J.Phys.: Conf.Ser.

      Volume: 217 Pages: 0121123(1-4)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Off-center modes and glasslike thermal conductivity in the type-I clathrate Ba_8Ga_<16>Sn_<30>2010

    • Author(s)
      K.Suekuni
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 81 Pages: 205207(1-5)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First-principles study of type-I and type-VIII Ba_8Ga_<16>Sn_<30> clathrates2010

    • Author(s)
      Y.Kono
    • Journal Title

      J.Appl.Phys.

      Volume: 107 Pages: 123720(1-6)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimization of thermoelectric properties of type-VIII clathrate Ba_8Ga_<16>Sn_<30> by carrier tuning2010

    • Author(s)
      Y.Saiga
    • Journal Title

      J.Alloys and Compounds

      Volume: 507 Pages: 1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] カゴ状物質クラスレートの熱電・格子物性とラットリング2010

    • Author(s)
      末國晃一郎
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 45 Pages: 403-411

  • [Journal Article] Off-center rattling and cage vibration of the carrier-tuned type-I clathrate Ba_8Ga_<16>Ge_<30> studied by Raman scattering2010

    • Author(s)
      Y.Takasu
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 82 Pages: 134302(1-7)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of thermoelectric efficiency in type-VIII clathrate Ba_8Ga_<16>Sn_<30> by Al substitution for Ga2010

    • Author(s)
      S.Deng
    • Journal Title

      J.Appl.Phys.

      Volume: 108 Pages: 073705(1-4)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 半導体クラスレートのラットリング振動とその圧力依存性II2011

    • Author(s)
      久米徹二
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟大学,新潟市
    • Year and Date
      2011-03-25
  • [Presentation] クラスレート化合物Eu_8Ga_<16>Ge_<30>における高速格子ダイナミクス2011

    • Author(s)
      山内崇弘
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟大学,新潟市
    • Year and Date
      2011-03-25
  • [Presentation] VIII型クラスレートBa_8Ga_<16>Sn_<30>の光学伝導度スペクトル2011

    • Author(s)
      森龍也
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟大学,新潟市
    • Year and Date
      2011-03-25
  • [Presentation] II型クラスレート(K,Ba)_<24>(Ga,Sn,□)_<136>単結晶の結晶構造と熱電物性2011

    • Author(s)
      間野覚文
    • Organizer
      日本物理学会第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟大学,新潟市
    • Year and Date
      2011-03-25
  • [Presentation] Ca-Al-Si三元系における新規高圧相の合成と超伝導2011

    • Author(s)
      田中佑樹
    • Organizer
      第49回セラミックス基礎科学討論会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2011-01-11
  • [Presentation] シリコンおよび炭素クラスレートの高圧合成と物性2011

    • Author(s)
      小松政也
    • Organizer
      第49回セラミックス基礎科学討論会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2011-01-11
  • [Presentation] High-pressure synthesis and superconductivity of the ternary compound Ca_2Al_3Si_42010

    • Author(s)
      Y.Tanaka
    • Organizer
      2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      Hawaii,米国
    • Year and Date
      20101215-20101220
  • [Presentation] Thermal parameters of sodium atoms in the type II silicon clathrate single crystal Na_<24>Si_<136>2010

    • Author(s)
      M.Komatsu
    • Organizer
      2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      Hawaii,米国
    • Year and Date
      20101215-20101220
  • [Presentation] Unconventional magnetic order and superconductivity in cage compounds encapsulating rare-earth ions2010

    • Author(s)
      T.Takabatake
    • Organizer
      Inter.Conf.of AUMS
    • Place of Presentation
      Seogwipo, Korea(招待講演)
    • Year and Date
      2010-12-07
  • [Presentation] Tellurium-free thermoelectric module based on a clathrate compound Ba_8Ga_<16>Sn_<30> with p-and n-type carriers2010

    • Author(s)
      T.Takabatake
    • Organizer
      3rd Intern.Congress on Ceramics
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場,大阪市(招待講演)
    • Year and Date
      2010-11-18
  • [Presentation] 層状窒化チタンTiNClへの有機塩基のインターカレーションと超伝導2010

    • Author(s)
      山中昭司
    • Organizer
      第4回物性科学領域横断研究会
    • Place of Presentation
      東京大学(招待講演)
    • Year and Date
      2010-11-15
  • [Presentation] 超伝導と化学2010

    • Author(s)
      山中昭司
    • Organizer
      第8回化学イノーベーションシンポジウム
    • Place of Presentation
      広島市(招待講演)
    • Year and Date
      2010-10-23
  • [Presentation] 黒リン構造カルシウムを含有するCa-Al-Si三元系超伝導体の高圧合成2010

    • Author(s)
      田中佑樹
    • Organizer
      第51回高圧討論会
    • Place of Presentation
      仙台市
    • Year and Date
      2010-10-20
  • [Presentation] Na-Si二元系シリコンクラスレート単結晶の高圧合成と構造解析2010

    • Author(s)
      小松政也
    • Organizer
      第51回高圧討論会
    • Place of Presentation
      仙台市
    • Year and Date
      2010-10-20
  • [Presentation] I型クラスレートBa_8Ga_<16>Sn_<30>の非中心ラットリングとガラス的格子熱伝導率2010

    • Author(s)
      末國晃一郎
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学,堺市
    • Year and Date
      2010-09-24
  • [Presentation] I型クラスレートBa_8Ga_<16>Sn_<30>の光学伝導度スペクトル2010

    • Author(s)
      森龍也
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学,堺市
    • Year and Date
      2010-09-24
  • [Presentation] Off-center rattling in thermoelectric clathrates2010

    • Author(s)
      T.Takabatake
    • Organizer
      Intern.Conf.on Heavy Electrons
    • Place of Presentation
      首都大学東京,八王子市
    • Year and Date
      2010-09-20
  • [Presentation] Off-center rattling and phonon-glass behavior in single crystalline Ba_8Ga_<16>Sn_<30>2010

    • Author(s)
      T.Takabatake
    • Organizer
      11th Japan-German Symp., New quantum states and phenomena in condensed matter
    • Place of Presentation
      安芸グランドホテル,廿日市市(招待講演)
    • Year and Date
      2010-09-14
  • [Presentation] VIII型クラスレートBa_8Ga_<16>Sn_<30>のAl置換とキャリア制御による熱電性能の向上2010

    • Author(s)
      才賀裕太
    • Organizer
      日本熱電学会
    • Place of Presentation
      東京大学,東京都
    • Year and Date
      2010-08-19
  • [Presentation] ブリッジマン法によるタイプVIIIクラスレートBa_8Ga_<16>Sn_<30>の単結晶育成2010

    • Author(s)
      山本拓也
    • Organizer
      日本熱電学会
    • Place of Presentation
      東京大学,東京都
    • Year and Date
      2010-08-19
  • [Presentation] Effect of Sb substitution on the thermoelectric properties of type-VIII clathrate Ba_8Ga_<16>Sn_<30>2010

    • Author(s)
      Y.Saiga
    • Organizer
      ICT2010(国際熱電学会)
    • Place of Presentation
      上海,中国
    • Year and Date
      2010-06-01
  • [Presentation] Effect of Al substitution on the thermoelectric properties of type-VIII clathrate Ba_8Ga_<16>Sn_<30>2010

    • Author(s)
      S.K.Deng
    • Organizer
      ICT2010(国際熱電学会)
    • Place of Presentation
      上海,中国
    • Year and Date
      2010-06-01
  • [Presentation] Thermoelectric clathrates with off-center ratting ions2010

    • Author(s)
      T.Takabatake
    • Organizer
      ICT2010(国際熱電学会)
    • Place of Presentation
      上海,中国(基調講演)
    • Year and Date
      2010-05-31
  • [Patent(Industrial Property Rights)] クラスレート化合物,熱電変換材料,およびそれらの製造方法2010

    • Inventor(s)
      河野欽, 田口隆志, 大矢信之, 高畠敏郎, 才賀裕太, デンスーカン
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人広島大学,株式会社デンソー
    • Industrial Property Number
      特願2010-108524
    • Filing Date
      2010-05-10

URL: 

Published: 2012-07-19  

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