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結晶構造中にかご状空間を有する「ラトリング」酸化物熱電材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25620152
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 エネルギー関連化学
研究機関九州大学

研究代表者

大瀧 倫卓  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (50223847)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードβ-パイロクロア型酸化物 / かご状結晶構造 / ラトリング / フォノン散乱 / 熱伝導率 / 熱電変換材料 / 非調和振動 / ラマンスペクトル / β-パイロクロア型酸化物 / 内包原子
研究成果の概要

大きなかご状の構造中に小さなAカチオンが内包された結晶構造を持つβ-パイロクロア型酸化物AB2O6について、内包Aカチオンのサイズが小さく質量が軽いほど熱拡散率が小さくなるという、従来モデルとは正反対の序列を得た。これをフォノン平均自由行程の短縮で裏付け、さらに熱伝導率の実測値が理論的下限とほぼ同程度に低いことから、酸化物において初めてラトリング運動によるフォノン散乱の増強を実証した。導電率がまだ低く、熱電材料としての無次元性能指数ZTは小さいが、極めて低い熱伝導率を保ちつつ導電率を2桁以上向上できたことは、かご状構造酸化物系において熱伝導率と導電率の独立制御が可能であることを示している。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Crystal Structure and Thermoelectric Properties of β-Pyrochlore-Type Alkali Iron Tungsten Oxides with Cage-Like Structure2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Mizuta, Michitaka Ohtaki
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 45 号: 3 ページ: 1695-1699

    • DOI

      10.1007/s11664-015-4179-5

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of low-dimensional nanomaterials in mesoporous silica2015

    • 著者名/発表者名
      Fumihiro Ishibashi, Michitaka Ohtaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17th Cross Straits Symposium on Energy and Environmental Science and Technology

      巻: 17 ページ: 113-114

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of NaFeO2-xPx by P-doping of layered oxide NaFeO22015

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Araki, Michitaka Ohtaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17th Cross Straits Symposium on Energy and Environmental Science and Technology

      巻: 17 ページ: 115-116

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of nanosized layered compounds with molecular assembly template and characteristics changes with post-treatment2015

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi Hayano, Michitaka Ohtaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17th Cross Straits Symposium on Energy and Environmental Science and Technology

      巻: 17 ページ: 117-118

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Cage-like Structure Oxides AAl0.33Te1.67O6 with Unconventional Phonon Scattering2014

    • 著者名/発表者名
      Kohei Mizuta, Michitaka Ohtaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 16th Cross Straits Symposium on Energy and Environmental Science and Technology

      巻: 1 ページ: 175-176

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Extremely Low Thermal Conductivity in Oxides with Cage-like Crystal Structure2013

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki and So Miyaishi
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 42 号: 7 ページ: 1299-1302

    • DOI

      10.1007/s11664-012-2382-1

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Enhanced Phonon Scattering in Cage-like Structure Oxides with "Rattling" Atoms2016

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki, Kohei Mizuta
    • 学会等名
      MRS 2016 Spring Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Phoenix, USA
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 三価金属元素を含むβ―パイロクロア型酸化物の熱電特性2016

    • 著者名/発表者名
      水田航平、大瀧倫卓
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2016年年会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Oxide Materials with Ultra-low Lattice Thermal Conductivity2016

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki
    • 学会等名
      The EMN Meeting on Thermoelectric Materials
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2016-02-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The crystal structures and thermoelectric properties of defect pyrochlore oxides with anharmonic vibration2015

    • 著者名/発表者名
      Kohei Mizuta, Michitaka Ohtaki
    • 学会等名
      MRS 2015 Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2015-11-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal Oxides in Thermoelectrics: Beyond a Simple Picture of Ionic Compounds2015

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki
    • 学会等名
      International Conference on Thermoelectric Materials Science (TMS2015)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fe-W-O系β-パイロクロア型酸化物の熱電特性2015

    • 著者名/発表者名
      水田航平、大瀧倫卓
    • 学会等名
      第12回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Thermoelectric properties of β-pyrochlore-type alkali iron tungsten oxides with cage-like crystal structure2015

    • 著者名/発表者名
      Kohei Mizuta, Michitaka Ohtaki
    • 学会等名
      34th International Conference on Thermoelectrics/13th European Conference on Thermoelectrics (ICT/ECT2015)
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent Aspects of Oxide Ceramic Materials for Thermoelectric Energy Conversion2015

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki
    • 学会等名
      BIT’s 1st Annual World Congress of Smart Materials-2015 (WCSM-2015)
    • 発表場所
      Pusan, Korea
    • 年月日
      2015-03-23 – 2015-03-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New Aspects of Oxide Ceramic Materials for Thermoelectric Energy Conversion2015

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki
    • 学会等名
      Energy, Materials and Nanotechnology, Ceramics Meeting 2015
    • 発表場所
      Orlando, USA
    • 年月日
      2015-01-25 – 2015-01-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New Aspects in Oxide Thermoelectric Materials for Heat-to-Electricity Direct Energy Conversion2014

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki, Kohei Mizuta, Yuki Iwano
    • 学会等名
      The 13th Eurasia Conference on Chemical Sciences
    • 発表場所
      Bangalore, Indis
    • 年月日
      2014-12-14 – 2014-12-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cage-like Structure Oxides AAl0.33Te1.67O6 with Unconventional Phonon Scattering2014

    • 著者名/発表者名
      Kohei Mizuta, Michitaka Ohtaki
    • 学会等名
      16th Cross Straits Symposium on Energy and Environmental Science and Technology
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2014-11-13 – 2014-11-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] かご状構造酸化物AB2O6 における特異的フォノン散乱2014

    • 著者名/発表者名
      水田航平、大瀧倫卓
    • 学会等名
      トークシャワー・イン・九州2014
    • 発表場所
      宮﨑県宮崎市
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-02
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermal and thermoelectric properties of cage-like structure oxide AB2O62014

    • 著者名/発表者名
      Kohei Mizuta, Michitaka Ohtaki
    • 学会等名
      The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
    • 発表場所
      福岡県福岡市
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhanced Phonon Scattering in Oxides with “Rattling” Atoms in Oversized Cage Structure2014

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki, Kohei Mizuta
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Thermoelectrics (ICT2014)
    • 発表場所
      Nashville, USA
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhanced Phonon Scattering in “Rattling” Oxides for Thermoelectric Energy Conversion2014

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki, Kohei Mizuta
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Modern Materials and Technologies (CIMTEC2014)- 6th Forum on New Materials
    • 発表場所
      Montecatini Terme, Italy
    • 年月日
      2014-06-15 – 2014-06-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 中高温域の廃熱回収を目的とした熱電発電モジュール2014

    • 著者名/発表者名
      大瀧 倫卓
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第167回春季講演大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Oxide Materials in Thermoelectrics: Beyond a Simple Picture of Ionic Compounds2013

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki
    • 学会等名
      The 10th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
    • 発表場所
      Hotel del Coronado, San Diego, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Oxide Materials with Unconventional Transport Properties Promising for Thermoelectrics2013

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki
    • 学会等名
      The 15th Asian Chemical Congress
    • 発表場所
      Resorts World Convention Centre, Resorts World Sentosa, Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] β-パイロクロア型酸化物AAl0.33Te1.67O6(A=K,Rb,Cs)の熱電特性2013

    • 著者名/発表者名
      水田航平、大瀧倫卓
    • 学会等名
      日本熱電学会第10回学術講演会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] β-パイロクロア型酸化物A Al0.33Te1.67O6(A=K, Rb, Cs)の合成と熱電特性2013

    • 著者名/発表者名
      水田航平、大瀧倫卓
    • 学会等名
      第3回若手セラミックスフォーラム&第43回窯業基礎九州懇話会
    • 発表場所
      福岡県福岡市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] New Aspects in Oxide Thermoelectric Materials with Unconventionally Enhanced Phonon Scattering2013

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki, So Miyaishi, and Kohei Mizuta
    • 学会等名
      The 11th European Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      ESA/ESTEC, Noordwijk, The Netherlands
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] Oxide Thin Films, Multilayers and Nanocomposites2015

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Ohtaki, 他13名
    • 総ページ数
      316
    • 出版者
      Springer International Publishing
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [図書] 熱電変換材料 実用・活用を目指した設計と開発 ~材料技術/モジュール化/フレキシブル化/実用例~2014

    • 著者名/発表者名
      大瀧 倫卓、他28名
    • 総ページ数
      249
    • 出版者
      (株)情報機構
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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