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クラスレート,Ce及びYb化合物における新規熱電変換物質の探索

研究課題

研究課題/領域番号 06F06049
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 生物物理・化学物理
研究機関広島大学

研究代表者

高畠 敏郎  広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授

研究分担者 AVILA Marcos de Abreu  広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2007年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2006年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード熱電変換 / クラスレート化合物 / 希土類化合物 / 熱伝導率 / 単結晶
研究概要

・Yb_<14>MSb_<11>(M=Mn,Zn)の熱伝導率では格子の寄与が支配的である。M=Znの負の熱電能のピークはYbが価数揺動領域にあることを意味する。
・CePd_5A_<12>を初めて合成し,局在4f電子が強い一軸磁気異方性を示す反強磁性体であることを発見した。
・Sr_8Ga_<16>Si_<30-x>Ge_xのカゴ体積はGe組成xの増加により3%増える。これに伴う格子熱伝導率の減少とゲストの振動エネルギーの低下とが強く相関することから,低エネルギーの非中心ラットリングが音響フォノンの散乱源であると結論した。
・Ba_8Ga_<16>Sn_<30>のα相とβ相の単結晶育成に始めて成功した。β相の14面体中でBaは中心から0.43Åもずれた四つの位置を占める。低温の格子熱伝導率はタイプIクラスレートの中で最も小さい。その原因は,分裂サイト間のBaゲストのラットリング/トンネリングが音響フォノンを激しく散乱するためであると結論した。
・超音波実験によって,Ba_8Ga_<16>Sn_<30>(α相),Sr_8Ga_<16>Ge_<30>,Eu_8Ga_<16>Ge_<30>では特定のモードの弾性率,超音波吸収において,数十Kで超音波分散を観測した。Ba_8Ga_<16>Sn_<30>(β相)では,全てのモードの弾性率,横波のモードの超音波吸収で超音波分散を観測した。この分散をラットリングに起因するとしてデバイ型モデルで解析し,それぞれの物質の特性となる緩和時間や励起エネルギーを決定した。
・タイプIクラスレートの熱伝導率を統一的に理解するために,14面体中におけるゲストの可動長という量を導入した。既報17種類の化合物の150Kでの格子熱伝導率は,可動長が増大するにつれて直線的に減少することが判明した。この普遍的な関係は,ラットリングが格子熱伝導率を抑制していることを支持している。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Ba_8Ga_<16>Sn_<30> with type-I clathrate structure: Dramatic suppression of heat conduction2008

    • 著者名/発表者名
      M. A. Avila
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 92

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Raman scattering study of type-I clathrate compounds: A_8Ga_<16>Ge_<30>(A=Eu, Sr, Ba)2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Takasu
    • 雑誌名

      J. Magn. Magn. Mater 310

      ページ: 954-956

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elastic properties of Eu_8Ga_<16>Ge_<30>2007

    • 著者名/発表者名
      I. Ishii
    • 雑誌名

      J. Magn. Magn. Mater 310

      ページ: 957-959

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cage-size control of guest vibration and thermal conductivity in Sr_8Ga_<16>Si_<30-X>Ge_X2007

    • 著者名/発表者名
      K. Suekuni
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 75

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-temperature thermoelectric properties of Yb_<14>MSb_<11>(M=Mn, Zn)2007

    • 著者名/発表者名
      R. A. Ribeiro
    • 雑誌名

      J. Phys: Cond. Matter 19

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Raman scattering of type-I clathrate compounds:A_8Ga_<16>Ge_<30>(A=Eu, Sr, Ba)and Sr_8Ga_<16>Si_<30-X>Ge_x2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Takasu
    • 雑誌名

      J. Phys: Conference Series 92

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elastic properties of Eu_8Ga<16>Ge_<30>2007

    • 著者名/発表者名
      I.Ishii
    • 雑誌名

      J.Magn.Magn.Mater. 310

      ページ: 957-959

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Raman scattering study of type-I clathrate compounds : A_8Ga_<16>Ge_<30> (A= Du, Sr, Ba)2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Takasu
    • 雑誌名

      J.Magn.Magn.Mater. 310

      ページ: 954-956

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Glasslike vs. crystalline thermal conductivity in carrier-tuned Ba_8Ga_<16>X_<30> clathrates (X = Ge, Sn)2006

    • 著者名/発表者名
      M.A.Avila
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 74

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamical motions of guest ions in type-I clathrate compounds X_8Ga_<16>Ge_<30> (X = Eu, Sr, Ba) studied by Raman scattering2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Takasu
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 74

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Carrier-tuning of signle-crystalline Ba_8Ga<16>Ge<30>2006

    • 著者名/発表者名
      M.A.Avila
    • 雑誌名

      Physica B 383

      ページ: 124-125

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Elastic Properties of Sr_8Ga<16>Ge_<30>2006

    • 著者名/発表者名
      I.Ishii
    • 雑誌名

      Physica B 383

      ページ: 130-131

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] n及びp型β-Ba_8Ga_<16>Sn_<30>クラスレートの結晶構造と熱電物性2008

    • 著者名/発表者名
      末國 晃一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学,東大阪市
    • 年月日
      2008-03-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ゲストの可動長に依存するタイプIクラスレートの格子熱伝導率2007

    • 著者名/発表者名
      末國 晃一郎
    • 学会等名
      日本熱電学会 第4回 日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2007-08-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Type-VIII vs type-I Ba_8Ga_<16>Sn_<30>; structural tuning and thermoelectric properties2007

    • 著者名/発表者名
      Marcos A. Avila
    • 学会等名
      26th Inter. Conf. on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2007-06-07
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Thermal conductivity and guest vibration in cage-size controlled Ba_8In_<16>Ge_<30-X>M_X(M=Si, Sn)2007

    • 著者名/発表者名
      末國晃一郎
    • 学会等名
      26th Inter. Conf. on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2007-06-04
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2024-03-26  

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