2015 Fiscal Year Annual Research Report
金属内包フラーレン単分子接合を用いた高性能熱電素子の創製
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15J05196
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
森川 高典 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 単分子接合 / 熱電変換 / メカニカルブレークジャンクション / MCBj / 第一原理計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属内包フラーレン単分子の内包金属が接合の電気伝導度、熱起電力と熱伝導度に及ぼす効果を系統的に研究するため、本年度は(1)マイクロヒーター付きブレークジャンクションデバイスにより電気伝導度と熱起電力のロックイン計測系の構築、および(2)フラーレンと金属間の電子移動数と接合電子状態の相関を明らかにするための第一原理輸送特性計算機の導入とソフトウェアの使用方法の習得、の2点に取り組んだ。
(1)については、計測器制御言語LabVIEWによるループ計測プログラムの作成に現在取り組んでおり、実デバイスでの計測は行えていないが、テスト用抵抗と電源を用いた計測では、これまで使用してきた直流加熱とナノボルトメーターを使用した計測に比べ、ノイズ低減による計測確度の向上と、ナショナルインスツルメンツ製データ収録デバイスの使用による計測速度の向上を達成した。また、この計測系は熱起電力計測用として開発しているが、熱電対組み込みブレークジャンクションデバイスを用いた熱伝導度計測にも使用することができ、本研究課題を推進する上で大きな役割を果たしている。
(2)については、新しく計算用ワークステーションを購入し、第一原理計算ソフトウェアSIESTAとTranSIESTAを導入した。ソフトウェアの使用方法の習得にあたっては、産業技術総合研究所のナノ材料研究部門の協力を得て、3ヶ月のインターンシップにより、計算インプットの作成から計算結果の解析方法まで、一通りの手法を習得した。前述の通り金属内包フラーレンの熱起電力計測結果はまだ得られていないため、計算結果の妥当性を検討するための計算対象として、アルカンジチオール分子接合についての電気伝導度計算を行い、実験で得られたアルカン鎖の偶奇性を説明することができる新たな知見を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
熱伝導度計測に使用する計測系は当初計画では平成28年度に構築する予定であったが、熱起電力計測においても有用であるため、初年度に構築するように計画を変更した。平成28年度に予定していた熱伝導度計測システムの構築にかかる時間を前倒しにしたため、平成27年度に行う予定であった既存の金属内包フラーレンの熱起電力計測が未実施であるが、計測システムとプログラムはほぼ完成しており、あとは計測用溶液調製を行って計測を実施するのみという状況であるため、当初の計画通りに十分遂行可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度と28年度の研究計画を一部入れ替えた。そのため、27年度に計画していた計測を行えていないが、28年度に予定していた計測システムの構築はほぼ完成したため、計画の前倒しによって遅れている計測は28年度に実施する。また、27年度に導入した第一原理計算による輸送特性計算ソフトウェアを活用し、計測結果の解析と現象解明に取り組む。
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