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希ガス充填型熱電変換材料の開発とラットラー物性の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 16K14091
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 無機工業材料
研究機関名古屋大学

研究代表者

丹羽 健  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40509030)

研究協力者 野崎 達海  
西堂園 啓太  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード超高圧合成 / 希ガス / 熱電変換材料 / 遷移金属リン化物 / リン化物 / 熱電材料 / 超高圧
研究成果の概要

熱電変換材料の合成とその本質的理解を目指して,高圧実験手法を用いたリン化物半導体の合成とその評価に取り組んだ.まず,ピストンシリンダー型高圧発生装置をリン化物単結晶育成用に最適化し,Mnが少量ドープされたスクッテルダイト型CoP3を合成した.次に,熱電変換材料の母構造をなすリン化物の特性向上を期待して,Nbの新規リン化物の合成に取り組んだ.マルチアンビル高圧発生装置とダイアモンドアンビルセル高圧発生装置を組み合わせることで, 20 GPa以上の高圧下で常圧相より高配位な新規NbP2の合成に成功した.今後よりスケールアップすることで熱電材料への応用を試みる予定である.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,希ガスをラットラーとして用いた熱電変換材料の開発を目指して研究に取り組んできた.高圧単結晶育成手法の最適化には成功したが,本研究期間内に希ガス充填による熱伝導特性の評価の検証までは至らなかった.しかしながら,超高圧実験技術を駆使することで今までほとんど知られていなかった,高配位ニオブリン化物(NbP2)の合成に成功し,その物質科学を開拓するきっかけを得ることができた.リン化物は化学的にも熱的にも安定で熱電変換材料の他に触媒など幅広い用途が期待されている.本研究により,超高圧力場が過去に無い新たな機能性リン化物の創製に有効であることがわかった.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [学会発表] Ultra-high Pressure Synthesis of New Nitrides2018

    • 著者名/発表者名
      Ken NIWA, Masashi HASEGAWA
    • 学会等名
      14th International Ceramics Congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High pressure synthesis and characterization of new group-14 (elements) pernitrides,2018

    • 著者名/発表者名
      Ken NIWA, Hirokazu OGASAWARA, Tomoya INAGAKI, Masashi HASEGAWA
    • 学会等名
      Thermec 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultra-high pressure synthesis of main group element nitrides2018

    • 著者名/発表者名
      Ken NIWA
    • 学会等名
      9th International Workshop on Spinel Nitrides and Related Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超高圧力下における新規多窒化物の合成と結晶化学2018

    • 著者名/発表者名
      丹羽 健
    • 学会等名
      第3回固体化学フォーラム研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規な高配位ニオブリン化物の超高圧合成と構造相転移2018

    • 著者名/発表者名
      丹羽 健,西堂園 啓太,佐々木 拓也,長谷川 正
    • 学会等名
      公益社団法人 日本金属学会 2018年秋季講演(第163回)大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超高圧下で合成された新規レニウム多窒化物の結晶構造と相安定性2018

    • 著者名/発表者名
      丹羽 健,高山 新,劉 崢,大砂 哲,佐々木 拓也,長谷川 正
    • 学会等名
      第59回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超高圧下で合成された新規二元系窒化物の結晶化学と圧縮特性2018

    • 著者名/発表者名
      丹羽 健,長谷川 正
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所 共同利用ワークショップ 放射光物質構造科学の新展開:高圧物質科学と地球惑星科学
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規ニオブリン化物の高圧合成と結晶構造および安定性2017

    • 著者名/発表者名
      丹羽 健・西堂園 啓太・長谷川 正
    • 学会等名
      益社団法人日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高圧下における新規ニオブリン化物の合成と構造安定性2017

    • 著者名/発表者名
      丹羽 健・西堂園 啓太・長谷川 正
    • 学会等名
      第58回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高圧下フラックス法を用いたMn-Co-P系化合物結晶の育成2016

    • 著者名/発表者名
      野崎 達海・丹羽 健・白子 雄一・長谷川 正
    • 学会等名
      57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規Nb 燐化物の超高圧合成と結晶構造2016

    • 著者名/発表者名
      西堂園啓太・丹羽 健・白子 雄一・長谷川 正
    • 学会等名
      57回高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学大学会館(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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