| 研究課題/領域番号 |
19K22049
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
中谷 真人 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30725156)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
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| キーワード | エネルギーハーベスティング / 熱電変換 / ゼーベック効果 / 有機材料 / フラーレン / 重合反応 / 有機薄膜 / ウェアラブルデバイス / 熱電材料 / 巨大熱電効果 / 環化付加反応 / ナノ炭素 / フレキシブルエレクトロニクス / 有機エレクトロニクス / フレキシブルデバイス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ヒトの体温から電力を取り出す熱電素子は，IoTセンサー用のユビキタス電源等として利用価値が高い．本研究では，高性能でかつ生体にやさしい熱電材料群を創製するために， C60分子同士が共有結合した重合体をボトムアップ構築し，これをモデル材料として，熱電特性の新しい制御法を開発する．さらに，熱電物性のナノスケール評価法を開発するなど，新材料開発と計測技術の革新の両側面から次世代熱電材料の実現へ挑む．
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| 研究成果の概要 |
有機半導体には、ゼーベック係数Sが既存の熱電材料よりも数100倍の大きな材料が報告されており、次世代フレキシブル熱電材料として期待されているが、実用化のためには導電率σの向上が課題である。本研究では、フラーレン（C60）をモデル材料として取り上げ、分子間結合によるSおよびσの制御について研究した。まず、紫外可視光照射や電子線照射による分子間結合制御および薄膜試料の熱電特性評価を真空一貫で行う装置を開発した。これを利用して、C60分子同士を［2+2］環化付加反応によって連結すると、C60薄膜の大きなS値をほぼ保持しながらσが約20倍まで増加し、出力因子が向上することを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有機半導体の示す巨大ゼーベック係数S（S > 数10 mV/K）を保持しつつ、導電率σを向上させることができれば、柔らかく高性能な熱電素子への応用が拓かれる。分子薄膜のσを向上させる手法としては、不純物添加によるキャリアドープがより一般的であるものの、この方法では、σの増加と共にS値の著しい減少が起きる。本研究では、分子間結合の形成によって、分子薄膜の巨大Sを保持しながらσを向上させることに初めて成功した。この方法論を様々な有機半導体へ応用することでＳとσが共に優れた値を示す高性能熱電材料の創製へと道が拓かれる。
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