2010 Fiscal Year Annual Research Report
オフセンター内包イオン間の長距離相互作用が誘起するカゴ状クラスレートの特異な物性
Publicly Offered Research
| Project Area | New Materials Science Using Regulated Nano Spaces －Strategy in Ubiquitous Elements |
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| Project/Area Number |
22013018
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中山 恒義 北海道大学, 名誉教授 (80002236)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兼下 英司 仙台高等専門学校, 准教授 (60548212)
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| Keywords | ガラス / 内包系物質 / ボソン・ピーク |
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| Research Abstract |
クラスレート材料が、有効な熱電変換物質として注目されている。特に内包ゲストイオンの対称性が破れた系は、ガラス的な熱伝導を示し熱変換指数ZTが1を越えることが実験的に示された.これまで単一の非線形ポテンシャルの中の原子の運動が主に注目され、原子間の相互作用の効果は考慮されることはなかった。本研究では、このオフセンター内包イオン間の長距離相互作用が誘起するカゴ状クラスレートのTHz振動数領域での特異な物性について研究する.また極低温での熱電物質クラスレートに関する実験事実は結晶状態とは全く違う比熱や熱伝導性を示すが、本年度はこれの解明向けての研究を行い一定の結果を得た。まずオフ・センターとオン・センターの位置に対称性が破れた非線形ポテンシャルにより束縛された原子に着目し、これに起因するゲストイオン間の相互作用の効果を明らかにした。これに基づきオフセンターにゲストイオンを含む一般的系に対して成立する理論式を立てた。特にオフセンターゲストイオンは長距離相互作用の原因となるダイポール・モーメントを誘起し、互いに強く相互作用することが分かった.次にフォノン熱伝導の10K近くでのプラトーのオンセット温度に関して、n型とp型のドーピング効果から、確かに長距離相互作用が効いている事を明らかにした.これらの結果から、効率の良い熱電変換物質の設計指針を与えることができることになった.またガラスで普遍的に観測されるボソン・ピークの起源に関する研究をこれらのクラスレート系を通してアプローチできることが分かった.
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