低熱伝導熱電材料：4次非調和性ポテンシャルでラトリングを強化したII型クラスレート

• 研究課題/領域番号: 25K08313
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26040:構造材料および機能材料関連
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 岸本 堅剛 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (50234216)
• 研究分担者: 赤井 光治 山口大学, 国際総合科学部, 教授 (20314825) ; 仙田 康浩 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (50324067)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2027年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2026年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 熱電材料 / 低熱伝導率 / クラスレート化合物 / ラトリング効果 / 4次非調和ポテンシャル

研究開始時の研究の概要

高性能の熱電材料には高い電気伝導率と低い熱伝導率の両立が求められる。ホスト－ゲスト関係のカゴ構造をもつクラスレートは，共有結合のカゴ格子がキャリア電子を良く通す一方で，カゴ内のポテンシャルに緩く束縛されたゲスト原子の熱振動がフォノン伝導を妨げるため，高電気伝導率と低熱伝導率の両立が可能な材料である。本研究では，ゲスト原子のポテンシャルに強い4次の非調和性を取り込むことで，フォノン散乱を引き起こすラトリングを増強し，非常に低い熱伝導率の達成を目指す。そのため，大きなカゴ格子を有するII型クラスレートを研究対象とし，4次非調和性を強める。その結果，高性能な熱電クラスレート材料を開発する。