| 研究課題/領域番号 |
20K20547
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
島川 祐一 京都大学, 化学研究所, 教授 (20372550)
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| 研究分担者 |
後藤 真人 京都大学, 化学研究所, 助教 (10813545)
市川 能也 京都大学, 化学研究所, 技術職員 (70365691)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2023年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2022年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2021年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 熱量効果 / 遷移金属酸化物 / 1次相転移 / 熱制御 / エントロピー / 遷移金属化合物 / 構造物性相関 / エントロピー変化 / 高圧合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、近年さまざまな形で顕在化してきている熱に関する諸問題の解決に資する新規なマルチ熱量効果材料の開拓を目指すものである。注目点の一つは、磁気エントロピーの変化を利用した磁気熱量効果による磁気冷却である。特異な磁気転移を示す遷移金属酸化物が新規な磁気熱量効果材料となり得ること、さらにはこのエントロピー変化による熱量効果を複数の外場により制御する「マルチ熱量効果」となることの実証を目指す。本研究により、従来材料とは異なる巨大なエントロピー変化の本質を解明するための学理の構築とその応用展開へ向けた新材料の開拓も国際共同研究を含めて展開する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、熱量効果を示す新材料に注目して研究を行ってきた。その結果、Aサイト秩序型ペロブスカイト構造鉄酸化物NdCu3Fe4O12において、室温近傍でサイト間電荷移動に起因する1次相転移により大きな潜熱が発生することを見出した。さらに、この相転移に伴う巨大なエントロピー変化は圧力印加による圧力熱量効果として熱制御に利用できることを実証した。また、フェリ磁性酸化物BiCu3Cr4O12の合成に成功し、この物質ではフェリ磁性転移が電荷不均化転移と同時に起こり、その結果、転移温度付近で、圧力熱量効果と磁気熱量効果を共に起こすマルチ熱量効果を示すことを発見した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の社会的意義は、近年、熱に関する問題がさまざまな形で顕在化する中で、社会からも強く解決が求められている冷房・冷却技術に対し、熱量効果を示す新材料により熱制御が可能であることを実証したことである。学術的には、電荷‐スピン‐格子が強く相関した物質系における電荷転移においては、重畳した巨大なエントロピー変化が起こるという新規なメカニズムを発見した。さらにこのような物質系は、熱を電場、磁場、圧力という複数の外場で制御できるマルチ熱量効果材料として機能させることができることも実証した。得られた一連の成果は大きな熱量効果を示す新材料の開発指針を示すものである。
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