| 研究課題/領域番号 |
19K05019
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
加藤 将樹 同志社大学, 理工学部, 教授 (90271006)
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| 研究分担者 |
廣田 健 同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (30238414)
道岡 千城 京都大学, 理学研究科, 助教 (70378595)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | パイロクロア / 遷移金属酸化物 / 熱電変換特性 / 化学的圧力効果 / 元素置換効果 / 電気伝導性酸化物 / 量子臨界状態 / 熱電変換材料 / コバルト酸化物 / デラフォサイト型酸化物 / 置換型固溶体 / 量子臨界現象 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
パイロクロア型結晶構造を有する遷移金属酸化物を対象に，様々な固体化学的な合成手法を駆使し，マクロ・ミクロ両面から物質の電気的・磁気的特性を詳細に評価することによって，高機能性の革新的な熱電変換材料の創発をめざす。さらに，導電性と絶縁性の間にあるとされる量子臨界現象と，結晶構造に由来するスピンフラストレーション双方に基づく，クリーンエネルギーに資する新たなエネルギー変換材料・物質群の開拓を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では導電体・絶縁体境界において量子臨界現象を示す，パイロクロア型遷移金属酸化物，さらには，関連する遷移金属酸化物を対象とし，新規置換型固溶体を合成することにより量子臨界現象を応用した新規熱電材料開発への展開を目的とした。ルテニウムを含むパイロクロア型酸化物にCo，Cu, Mnなどを元素置換新規置換型固溶体において，熱電特性の発現を確認した。無次元性能指数 ZT (= S2T/ρκ, Sはゼーベック係数，ρ は電気抵抗率，κ は熱伝導率，T は絶対温度を表す) はそれほど高くはならなかったが，量子臨界点付近の状態に適切なキャリアドープを行えば，熱電変換特性が発現することが明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
遷移金属を含む酸化物セラミックスにおいて，元素置換などにより，結晶構造や遷移金属元素の電子状態を変化させることができる。それによって物質の電気伝導性や磁気特性を制御することができ，特に本研究ではいわゆる強相関電子状態にある遷移金属酸化物において熱電変換特性を発現できることが明らかになった。熱電変換特性のさらなる向上につながる物質開発指針のひとつを明らかにできたことが本研究の意義である。
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