希ガス充填型熱電変換材料の開発とラットラー物性の新展開

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K14091
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 丹羽 健 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40509030)
• 研究協力者: 野崎 達海 ; 西堂園 啓太
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 超高圧合成 / 希ガス / 熱電変換材料 / 遷移金属リン化物

研究成果の概要

熱電変換材料の合成とその本質的理解を目指して，高圧実験手法を用いたリン化物半導体の合成とその評価に取り組んだ．まず，ピストンシリンダー型高圧発生装置をリン化物単結晶育成用に最適化し，Mnが少量ドープされたスクッテルダイト型CoP3を合成した．次に，熱電変換材料の母構造をなすリン化物の特性向上を期待して，Nbの新規リン化物の合成に取り組んだ．マルチアンビル高圧発生装置とダイアモンドアンビルセル高圧発生装置を組み合わせることで, 20 GPa以上の高圧下で常圧相より高配位な新規NbP2の合成に成功した．今後よりスケールアップすることで熱電材料への応用を試みる予定である．

自由記述の分野

超高圧物質科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，希ガスをラットラーとして用いた熱電変換材料の開発を目指して研究に取り組んできた．高圧単結晶育成手法の最適化には成功したが，本研究期間内に希ガス充填による熱伝導特性の評価の検証までは至らなかった．しかしながら，超高圧実験技術を駆使することで今までほとんど知られていなかった，高配位ニオブリン化物（NbP2）の合成に成功し，その物質科学を開拓するきっかけを得ることができた．リン化物は化学的にも熱的にも安定で熱電変換材料の他に触媒など幅広い用途が期待されている．本研究により，超高圧力場が過去に無い新たな機能性リン化物の創製に有効であることがわかった．