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全電子混合基底第一原理計算による熱伝導と熱電デバイスの理論設計

研究課題

研究課題/領域番号 24656398
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 構造・機能材料
研究機関東北大学

研究代表者

川添 良幸  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 名誉教授 (30091672)

研究分担者 水関 博志  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00271966)
ベロスルドフ ロディオン  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10396517)
佐原 亮二  独立行政法人物質・材料研究機構, 元素戦略材料センター構造材料ユニット組織設計グループ (30323075)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード第一原理計算 / 数値シミュレーション / 非調和格子振動算定 / 熱伝導率算定 / 熱 電変換の物性理論 / 全電子混合基底法開発 / ワニエ関数 / スーパーコンピューター / 熱電変換の物性理論 / 熱伝導 / 電気伝導 / 熱電変換素子 / 熱電材料 / シミュレーション研究 / ゼーベック係数 / キャリア密度
研究概要

熱現象は通常の第一原理計算による全エネルギー算定を遙かに超える問題であり、従来は現象論的な取り扱いに止まり、実験結果を用いない熱伝導率算定や高効率熱電変換材料の理論設計は不可能と思われていた。
本研究では、この問題を量子力学理論の原点から再検討し、定量的な物性値算定を可能とした。格子の第一原理調和振動算定方策を非調和格子振動に拡張し、それを元に熱伝導率と熱電変換効率を算定した。まず、従来から知られているBiTe系を扱い、実験値と比較して十分な精度で計算結果が得られることを確認し、その後、まだ実験的に知られていないGeSe等を対象として、各種熱物性値算定を行った

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 その他

すべて 学会発表 (11件) (うち招待講演 7件)

  • [学会発表] Introduction of TOMBO2013

    • 著者名/発表者名
      川添 良幸
    • 学会等名
      TOMBO20 周年記念講演会
    • 発表場所
      東北大学片平北門会館2F 社会連携スペース
    • 年月日
      2013-08-21
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 計算科学の実態と将来像2013

    • 著者名/発表者名
      川添 良幸
    • 学会等名
      TOMBO 講習会
    • 発表場所
      東北大学東京分室
    • 年月日
      2013-07-05
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 真の第一原理計算による基礎物理理解と応用展開2013

    • 著者名/発表者名
      川添 良幸
    • 学会等名
      電気学会
    • 発表場所
      豊田工業大学
    • 年月日
      2013-05-16
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] TOMBO, an All-electron Mixed Basis Program IUMRS ICA 20132013

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Ohno, Riichi Kuwahara, Shota Ono, Hitoshi Adachi, Yoshifumi Noguchi, Marcel H. F. Sluiter, Ryoji Sahara and Yoshiyuki Kawazoe
    • 学会等名
      National Science Centre Complex
    • 発表場所
      Bangalore, India
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] What can we simulate by TOMBO The 4th International Workshop on Nanotechnology and application2013

    • 著者名/発表者名
      川添 良幸
    • 学会等名
      IWNA2013
    • 発表場所
      Rex Hotel, Vung tau city, Vietnam
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Introduction of TOMBO2013

    • 著者名/発表者名
      川添 良幸
    • 学会等名
      ACCMS-7 / TOMBO Seminar
    • 発表場所
      Suranaree University of Technology,Thailand
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Introduction of TOMBO2013

    • 著者名/発表者名
      川添 良幸
    • 学会等名
      ACCMS-7/TOMBO Seminar
    • 発表場所
      Suranaree University of Tecjnology, Thailand
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] What can we simulate by TOMBO2013

    • 著者名/発表者名
      川添 良幸
    • 学会等名
      THE 4th INTERNATIONAL WORKSHOP ON NANOTECHNOLOGY AND APPLICATION (IWNA 2013)
    • 発表場所
      Rex Hotel, Vung Tau city, Vietnam
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] TOMBO, an All-electron Mixed Basis Program2013

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Ohno, Riichi Kuwahara, Shota Ono, Hitoshi Adachi, Yoshifumi Noguchi, Marcel H. F. Sluiter, Ryoji Sahara and Yoshiyuki Kawazoe
    • 学会等名
      IUMRS ICA 2013
    • 発表場所
      Natioal Science Seminar Complex, Bangalore, India
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 計算科学の実態と将来像

    • 著者名/発表者名
      川添 良幸
    • 学会等名
      TOMBO講習会
    • 発表場所
      東北大学東京分室
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Introduction of TOMBO

    • 著者名/発表者名
      川添 良幸
    • 学会等名
      TOMBO20周年記念講演会
    • 発表場所
      東北大学片平北門会館2F社会連携スペース
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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