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原子クラスターの形態を制御した硫化物熱電材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23760628
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 金属物性
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

太田 道広  独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 主任研究員 (50443172)

研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード金属物性 / 環境材料 / エネルギー材料 / 熱電変換 / 電子・熱物性 / 金属生産工学 / 廃熱利用 / 省エネルギー / 熱電発電 / 硫化物熱電材料 / モリブデン硫化物 / シェブレル相硫化物 / 原子クラスター / 低熱伝導率 / 材料科学
研究概要

本研究では、新規熱電材料として、モリブデン(Mo)と硫黄(S)からなる原子クラスターを基本構造として持つシェブレル相硫化物に注目した。 (1) 原子クラスターがつながった Mo6S6 一次元チェーンを基本構造としている K_<3.0>Mo_6S_6、(2) Mo_6S_8 クラスターを基本構造としている K_<1.1>Mo_6S_<8.2> と Cu_<4.0>Mo_6S_8、(3) Mo_9S_<11> クラスターを基本構造としている K_<2.15>Mo_9S_<11>、(4) Mo_6S_8 と Mo_9S_<11> クラスターを基本構造としている K_<1.85>Mo_<15>S_<19> を合成し、それらの熱電特性を評価した。結果は、原子クラスターとその間に存在する空隙の形態を制御することで、シェブレル相硫化物の熱電性能指数 ZT を向上できることを示唆している。

報告書

(3件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2013 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (39件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] High-performance Thermoelectric Mineral Cu12-xNixSb4S13 Tetrahedrite2013

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Suekuni
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 113 号: 4

    • DOI

      10.1063/1.4789389

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric Properties of Ti1+xS2 Prepared by CS2 Sulfurization2012

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Ohta
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 60 号: 20 ページ: 7232-7240

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2012.09.035

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric Properties of Selenospinel Cu_6Fe_4Sn_<12>Se_<32>2012

    • 著者名/発表者名
      K.Suekuni, M.Kunii, H.Nishiate, M.Ohta, A.Yamamoto, M.Koyano
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 2011(印刷中) 号: 6 ページ: 1130-1133

    • DOI

      10.1007/s11664-011-1842-3

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Single-Phase Pb-Filled Chevrel-Phase Sulfide and Its Thermoelectric Properties2011

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Nishiate, Michihiro Ohta, Atsushi Yamamoto, Haruhiko Obara, Chul-Ho Lee, Kazuo Ueno
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 52 号: 8 ページ: 1535-1538

    • DOI

      10.2320/matertrans.E-M2011808

    • NAID

      130004454794

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation and Thermoelectric Properties of LaGd_<1+x>S_3and SmGd_<1+x>S_32011

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Ohta, Shinji Hirai, Toshihiro Kuzuya
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: Vol.40 号: 5 ページ: 537-542

    • DOI

      10.1007/s11664-010-1436-5

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書 2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 未利用熱エネルギー活用のための熱電変換鉱物

    • 著者名/発表者名
      末國晃一郎、太田道広
    • 雑誌名

      クリーンエネルギー

      巻: (印刷中)

    • NAID

      40019731511

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] K を充填した Mo_<3n>S_<3n+2>(n≧2)の熱電特性2013

    • 著者名/発表者名
      西当弘隆、國井勝、太田道広、山本淳
    • 学会等名
      日本金属学会 2013 年春期(第152回)講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of Layered Sulphides (LnS)1.2CrS2 (Ln: Rare-earth Metals) Prepared through CS2 Sulfurization2013

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Ohta
    • 学会等名
      第8回新エネルギー技術シンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所つくばセンター(茨城県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 鉱物テトラヘドイCu12-xNixSb4S13の熱電・構造物性2013

    • 著者名/発表者名
      末國 晃一郎
    • 学会等名
      2013年第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Kを充填したMo3nS3n+2(n≧2)の熱電特性2013

    • 著者名/発表者名
      太田 道広
    • 学会等名
      日本金属学会2013年春期(第152回)講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 硫黄蒸気中アニールを利用したTiS2-x単結晶育成と熱電材料の開発2013

    • 著者名/発表者名
      葛谷 俊博
    • 学会等名
      資源・素材学会平成25年度春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学津田沼キャンパス(千葉県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ナノ構造制御した高性能カルコゲナイド熱電材料2012

    • 著者名/発表者名
      太田道広
    • 学会等名
      表面技術協会第126回講演大会
    • 発表場所
      室蘭工業大学(北海道)
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 基本構造を制御したカリウム充填モリブデン硫化物の熱電特性2012

    • 著者名/発表者名
      西当弘隆、太田道広、山本淳
    • 学会等名
      日本金属学会 2012 年秋期(第151回)講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県)
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] カリウム充填モリブデン硫化物の複雑な結晶構造と低い格子熱伝導率2012

    • 著者名/発表者名
      西当弘隆、太田道広、山本淳
    • 学会等名
      第九回日本熱電学会学術講演会(TSJ2012)
    • 発表場所
      東京工業大学東工大蔵前会館(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Mo_<3n>S<3n+2>(n >= 2)クラスターを基本構造とするモリブデン硫化物の合成と熱電特性2012

    • 著者名/発表者名
      西当弘隆、太田道広、山本淳
    • 学会等名
      日本金属学会 2012 年春期講演(第150回)大会
    • 発表場所
      横浜国立大学常盤台キャンパス(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of Ternary Molybdenum Sulfides Containing Mo3nS3n+2 Clusters2012

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Ohta
    • 学会等名
      The 31st International and 10th European Conference on Thermoelectrics (ICT/ECT2012)
    • 発表場所
      Nordkraft(オールボー、デンマーク)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 硫化鉱物テトラへドライトCu12-xNixSb4S13の低い熱伝導率と高い熱電性能2012

    • 著者名/発表者名
      末國 晃一郎
    • 学会等名
      第九回日本熱電学会学術講演会(TSJ2012)
    • 発表場所
      東京工業大学東工大蔵前会館(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] カリウム充填モリブデン硫化物の複雑な結晶構造と低い格子熱伝導率2012

    • 著者名/発表者名
      太田 道広
    • 学会等名
      第九回日本熱電学会学術講演会(TSJ2012)
    • 発表場所
      東京工業大学東工大蔵前会館(東京都)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] SmS熱電材料の合成と焼結2012

    • 著者名/発表者名
      平井 伸治
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期(第151回)講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] TS2 (T: Ti, Cr) 層を基本構造に持つ層状硫化物の熱電特性2012

    • 著者名/発表者名
      太田 道広
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期(第151回)講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 骨格構造を制御したカリウム充填モリブデン硫化物の熱電特性2012

    • 著者名/発表者名
      太田 道広
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期(第151回)講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 銅およびリチウムシェブレル相化合物の合成と焼結体の熱電特性2012

    • 著者名/発表者名
      平井 伸治
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期(第151回)講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] SnSフラックスを用いた熱電材料用希土類硫化物の合成2012

    • 著者名/発表者名
      平井 伸治
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期(第151回)講演大会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ナノ構造制御した高性能カルコゲナイド熱電材料2012

    • 著者名/発表者名
      太田 道広
    • 学会等名
      表面技術協会第126回講演大会
    • 発表場所
      室蘭工業大学(北海道)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Sintering of Cu2ZnSnS4 Synthesized by a Solid-phase Reaction of Sulfides and Its Thermoelectric Properties2012

    • 著者名/発表者名
      Shinji Hirai
    • 学会等名
      2012 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Hynes Convention Center(ボストン、米国)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of a Near-stoichiometric TiS2-x and Its Thermoelectric Properties2012

    • 著者名/発表者名
      Shinji Hirai
    • 学会等名
      2012 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Hynes Convention Center(ボストン、米国)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of TiS2-x Single Crystal by Sublimation Method and Its Thermoelectric Properties2012

    • 著者名/発表者名
      Shinji Hirai
    • 学会等名
      2012 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Hynes Convention Center(ボストン、米国)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Mo3nS3n+2(n => 2)クラスターを基本構造とするモリブデン硫化物の合成と熱電特性2012

    • 著者名/発表者名
      西当 弘隆、太田 道広、山本 淳
    • 学会等名
      日本金属学会2012年春期講演(第150回)大会
    • 発表場所
      横浜国立大学常盤台キャンパス(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] TiS2焼結体の熱電特性に及ぼす原料粉末の硫黄蒸気中アニールの効果2012

    • 著者名/発表者名
      山本 龍介、Ruslan E. Nikolaev、葛谷 俊博、平井 伸治、太田 道広
    • 学会等名
      日本金属学会2012年春期講演(第150回)大会
    • 発表場所
      横浜国立大学常盤台キャンパス(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 硫黄蒸気中アニールによるTiS2単結晶の育成と熱電特性2012

    • 著者名/発表者名
      Ruslan E. Nikolaev、葛谷 俊博、平井 伸治、太田 道広
    • 学会等名
      日本金属学会2012年春期講演(第150回)大会
    • 発表場所
      横浜国立大学常盤台キャンパス(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Sulfide Thermoelectric Materials: Rare-earth Sulfides, Chevrel-phase Sulfides, and Misfit Layered Sulfides2011

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Ohta
    • 学会等名
      Workshop on Nanostructured Materials for Clean Energy
    • 発表場所
      産業技術総合研究所つくばセンター(茨城県)
    • 年月日
      2011-08-11
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] NaMo_6S_8と K_2Mo_<15>S_<19> の合成2011

    • 著者名/発表者名
      西当弘隆、太田道広、山本淳
    • 学会等名
      日本金属学会 2011年秋期(第149回)大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ(沖縄県)
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] シェブレル相硫化物の基本構造 Mo_6S_8 の作製と熱電特性におよぼす金属充填の効果2011

    • 著者名/発表者名
      西当弘隆、太田道広、山本淳、小原春彦、李哲虎、上野和夫
    • 学会等名
      第八回日本熱電学会学術講演会(TSJ2011)
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道)
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Preparation of Misfit Layered Sulfides (LnS)1.2CrS2 (Ln: La, Pr, Nd) by CS2 Sulfurization and Their Thermoelectric Properties2011

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Ohta, Masaru Kunii
    • 学会等名
      2011 MRS Spring Meeting and Exhibit
    • 発表場所
      Moscone West Convention Center and Marriott Marquis (California, USA)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of Selenospinel Cu8-xFe4Sn12Se322011

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Suekuni, Masaru Kunii, Hirotaka Nishiate, Michihiro Ohta, Atsushi Yamamoto, Mikio Koyano
    • 学会等名
      30th International Conference on Thermoelectrics (ICT2011)
    • 発表場所
      Grand Traverse Resort and Spa(Michigan, USA)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of Misfit Layer Sulfides (LnS)xCrS2 (Ln: La, Pr, Nd, Gd) Prepared by CS2 Sulfurization2011

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Ohta, Masaru Kunii, Atsushi Yamamoto, Kazuo Ueno
    • 学会等名
      30th International Conference on Thermoelectrics (ICT2011)
    • 発表場所
      Grand Traverse Resort and Spa(Michigan, USA)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] シェブレル相硫化物の骨格構造Mo6S8の作製と熱電特性におよぼす金属充填の効果2011

    • 著者名/発表者名
      西当 弘隆、太田 道広、山本 淳、小原 春彦、李 哲虎、上野 和夫
    • 学会等名
      第八回日本熱電学会学術講演会(TSJ2011)
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 可変領域ホッピング伝導体CuyFe4Sn12Se32の熱電物性2011

    • 著者名/発表者名
      末國 晃一郎、鶴田 光次郎、有賀 智紀、國井 勝、太田 道広、小矢野 幹夫
    • 学会等名
      第八回日本熱電学会学術講演会(TSJ2011)
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 複合結晶構造を持つ層状硫化物(LnS)xCrS2(Ln: La,Pr,Nd,Gd)のCS2ガス硫化合成と熱電特性2011

    • 著者名/発表者名
      太田 道広、國井 勝、山本 淳、上野 和夫
    • 学会等名
      第八回日本熱電学会学術講演会(TSJ2011)
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Sulfide Thermoelectric Materials: Rare-earth Sulfides, Chevrel-phase Sulfides, and Misfit Layered Sulfides2011

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Ohta
    • 学会等名
      Workshop on Nanostructured Materials for Clean Energy
    • 発表場所
      AIST Auditorium (Ibaraki, JAPAN)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Growing Method of Stoichiometric TiS2 Single Crystal2011

    • 著者名/発表者名
      Ryusuke Yamamoto, Toshihiro Kuzuya, Shinji Hirai, Ruslan E. Nikolaev, Michihiro Ohta
    • 学会等名
      International Symposium on Renewable Energy & Materials Tailoring
    • 発表場所
      Yoshida-south Campus, Kyoto University (Kyoto, Japan)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of Cu2ZnSnS4 by Solid-Phase Reaction among Sulfides and Its Thermoelectric Properties2011

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Mikami、Toshihiro Kuzuya, Shinji Hirai, Akira Sakai, Ruslan E. Nikolaev, Michihiro Ohta
    • 学会等名
      International Symposium on Renewable Energy & Materials Tailoring
    • 発表場所
      Yoshida-south Campus, Kyoto University (Kyoto, Japan)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] NaMo6S8とK2Mo15S19の合成2011

    • 著者名/発表者名
      西当 弘隆、太田 道広、山本 淳
    • 学会等名
      日本金属学会2011年秋期講演(第149回)大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ(沖縄県)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Cu2ZnSnS4の合成と焼結2011

    • 著者名/発表者名
      三上 慎太郎、葛谷 俊博、平井 伸治、酒井 彰、太田 道広、Ruslan E. Nikolaev
    • 学会等名
      日本金属学会2011年秋期講演(第149回)大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ(沖縄県)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of Ternary Molybdenum Sulfides Containing Mo_<3n>S_<3n+2>Clusters2010

    • 著者名/発表者名
      Michihiro Ohta, Hirotaka Nishiate, Atsushi Yamamoto
    • 学会等名
      The 31st International and 10th European Conference on Thermoelectrics (ICT/ECT2012)
    • 発表場所
      Nordkraft (デンマーク、オールボー)
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [図書] 熱電材料と製造プロセス技術~熱電学シリーズ2~(梶川武信、河本邦仁監修)、第2章9節硫化物熱電材料と硫化合成2012

    • 著者名/発表者名
      太田道広
    • 出版者
      S&T 出版株式会社
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [図書] 熱電材料と製造プロセス技術~熱電学シリーズ2~(監修:梶川武信、河本邦仁)、第2章9節硫化物熱電材料と硫化合成2012

    • 著者名/発表者名
      太田 道広
    • 出版者
      S&T出版株式会社
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 記者説明会末國晃一郎、小矢野幹夫、太田道広、山本淳、西堀英治、自然界に存在する鉱物で熱電発電を可能に - 環境にやさしい高効率な熱電変換鉱物を発見 -、2013 年 2 月 15 日

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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