| 研究課題/領域番号 |
16H03848
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
応用物性
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
岡本 佳比古 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90435636)
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| 研究協力者 |
竹中 康司
山川 洋一
澤 博
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2016年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
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| キーワード | 熱電変換材料 / パイロクロア構造 / エネルギー変換材料 / パイロクロア / 熱電変換 / 幾何学的フラストレーション / 熱・エネルギー変換 / 磁場誘起歪 / 熱・エネルギー変換材料 / パイロクロア格子 / 固体冷凍 / フラストレーション / 負熱膨張 / 固体冷凍材料 |
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| 研究成果の概要 |
遷移金属原子が正四面体からなるパイロクロア格子を組んだ物質が、幾何学的フラストレーション、多自由度、ラットリングといった効果によりこれまでにない高い熱電変換性能を示しうることに着目し、βパイロクロア酸化物CsW2O6を中心として新しい熱電変換材料の開拓を行った。それにより、CsW2O6が金属的な電気伝導を示す物質としては大きな熱起電力と、おそらくラットリング効果に起因する極めて小さい熱伝導率を示すことを明らかにした。また、一次元鎖が三角格子を形成したTa4SiTe4とNb4SiTe4が、低温で実用水準を超える高い熱電変換性能を示すことを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在、熱電変換は室温付近における赤外線センサーの冷却などの限定された用途でのみ実用化されている。本研究では、CsW2O6やTa4SiTe4といった物質が、熱電変換の幅広い実用に繋がる次世代の熱電変換材料の有力候補であることを見出した。特に、Ta4SiTe4は現在熱電冷却用の材料として唯一実用化されているBi2Te3系材料が利用できないマイナス50℃以下の低温領域で高い性能を示す点でユニークである。低温領域における各種デバイスの局所冷却や、液化天然ガスの冷熱を利用した発電など、これまで実用化されていない様々な用途の実用に道を拓く成果といえる。
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