Thermoelectric properties of thiophene dendrimers controlled by quantum degeneracy

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02608
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29030:Applied condensed matter physics-related
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Koshiba Yasuko 神戸大学, 工学研究科, 助手 (70243326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石田 謙司 神戸大学, 工学研究科, 教授 (20303860) ; 森 敦紀 神戸大学, 先端膜工学研究センター, 教授 (90210111) ; 福島 達也 神戸大学, 工学研究科, 講師 (70705392)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: チオフェンデンドリマー / 熱電変換 / 有機半導体

Outline of Final Research Achievements

Thermoelectric (TE) generation is a technology based on the Seebeck effect. The TE voltage is proportional to temperature difference, and waste heat is converted into electrical energy. In this study, we focused on the organic TE materials because of their flexibility and light weight, with a view to using them in contact with the human body. We synthesized two types of oligothiophene dendrimers with different symmetry of molecular structures, as a new TE material; and investigated their doping methods and TE properties. The doped thiophene dendrimer with higher symmetrical structure and and degeneracy of the energy levels exhibited large Seebeck coefficient.

Free Research Field

物質物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では熱電変換材料として新規にチオフェン環が枝分かれした構造をもつチオフェンデンドリマーを取り上げ、その熱電変換特性を初めて報告した。また、チオフェンデンドリマーの分子対称性・軌道縮退性とゼーベック係数との相関関係を明らかにし、一般的な金属においてゼーベック係数はフェルミ準位における状態密度の傾きに比例するというMottの理論が有機半導体においても適用できるかについて検証することができた。新規有機熱電変換材料の分子設計に関する知見を得ることができた。本研究の成果は創エネ技術に貢献するものと考えられる。