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2019 年度 実績報告書

新しい固体冷凍技術「電池冷凍」の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K17793
研究機関名古屋大学

研究代表者

片山 尚幸  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50623758)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード量体化 / エントロピー / 三量体 / 電池反応
研究実績の概要

本研究課題では、LixVS2を正極材として利用した電池反応の実現と、母体の物性開拓の両輪を連動させた研究展開を目指しているが、後者において特に顕著な進展があった。Li0.33VS2とLiVS2の高温相の格子構造を調べるため、高エネルギー粉末X線回折を用いたPDF解析をおこなったところ、高温相において低温相の量体化構造が短距離秩序として現れていることを見出した。LiVS2では、低温で三角形型の三量体が現れるが、高温においてはジグザグ鎖パターンが短距離秩序として現れる。一方で、Li0.33VS2では、低温で直線型の三量体が現れ、高温でも直線型の三量体が短距離秩序として現れる。これは、スピンや軌道・電荷自由度が生き残っていると考えていた高温常磁性相において、軌道をはじめとした幾つかの自由度がすでに秩序化を生じていることを意味しており、従来の量体化系の物理と大きく考え方の異なる成果である。これらの物質系においては、高温の電子自由度が低温で秩序化する際に、自由度相当分のエントロピーが放出されると考えられてきた。従って、本研究課題で狙うべき電子相はスピンと軌道の大きなエントロピー変化が期待されるLiVS2の相転移やLi0.33VS2の相転移を対象としてきたが、高温相で秩序化が既に起きていることによって、最も冷凍技術に好ましい電子相を選択するための戦略に変更が必要になった。これは、材料応用という点においては難しさを含むものの、基礎学理という観点においては更なる熱量材料を開拓するための選択肢の幅が広がったと捉えることもできる。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Intercalated Cu+ ion dynamics in the two-dimensional layered compound Cu0.33TiSe22020

    • 著者名/発表者名
      Kitou Shunsuke、Hasegawa Takumi、Nakano Akitoshi、Katayama Naoyuki、Tsutsui Satoshi、Sawa Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 ページ: 094108

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.094108

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vanadium trimers randomly aligned along the c-axis direction in layered LiVO22019

    • 著者名/発表者名
      Kojima K.、Katayama N.、Tamura S.、Shiomi M.、Sawa H.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 ページ: 235120

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.100.235120

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Cu intercalation and pressure on excitonic interaction in 1T?TiSe22019

    • 著者名/発表者名
      Kitou S.、Nakano A.、Kobayashi S.、Sugawara K.、Katayama N.、Maejima N.、Machida A.、Watanuki T.、Ichimura K.、Tanda S.、Nakamura T.、Sawa H.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 ページ: 104109

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.104109

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear Trimer Formation with Antiferromagnetic Ordering in 1T-CrSe2 Originating from Peierls-like Instabilities and Interlayer Se?Se Interactions2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Shintaro、Katayama Naoyuki、Manjo Taishun、Ueda Hiroaki、Michioka Chishiro、Sugiyama Jun、Sassa Yasmine、Forslund Ola Kenji、M?nsson Martin、Yoshimura Kazuyoshi、Sawa Hiroshi
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 58 ページ: 14304-14315

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.9b00186

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Honeycomb lattice type charge density wave associated with interlayer Cu ions ordering in 1T?CuxTiSe22019

    • 著者名/発表者名
      Kitou Shunsuke、Kobayashi Shintaro、Kaneko Tatsuya、Katayama Naoyuki、Yunoki Seiji、Nakamura Toshikazu、Sawa Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 ページ: 081111(R)

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.081111

    • 査読あり
  • [学会発表] 幾何学的フラストレート磁性体NaVS2-xSexの低温相転移2020

    • 著者名/発表者名
      前田秦, 片山尚幸, S. -H. Lee, 澤博
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
  • [学会発表] 層状LiVS2の高温常磁性相で現れるジグザグ鎖分子の液体状態2019

    • 著者名/発表者名
      小島慶太、片山尚幸、田村慎也、服部颯介、齋藤晃、澤博
    • 学会等名
      第64回 物性若手夏の学校
  • [学会発表] Liquid Dynamics of Orbital Molecules in High Temperature Paramagnetic Phase of Layered LiVS22019

    • 著者名/発表者名
      K. Kojima, N. Katayama , S. Tamura, S. Hattori, K. Saitoh, H. Sawa
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
  • [学会発表] LiVS2のS-Se置換による短距離秩序構造の変化2019

    • 著者名/発表者名
      小島慶太、山口伴紀、塩見学、片山尚幸、太田幸則、澤博
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋大会
  • [学会発表] 数百μm級LiVS2単結晶を用いた放射光X線構造研究2019

    • 著者名/発表者名
      小島慶太、片山尚幸、鬼頭俊介、竹田晋吾、田渕雅夫、澤博
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
  • [学会発表] 層状LiVS2高温常磁性相で現れるジグザグ鎖分子の液体状態2019

    • 著者名/発表者名
      小島慶太、片山尚幸、田村慎也、服部颯介、齋藤晃、澤博
    • 学会等名
      第4回固体化学フォーラム研究会
  • [学会発表] 層状LiVO2における"Goodenoughの三量体"の同定2019

    • 著者名/発表者名
      小島慶太、片山尚幸、田村慎也、澤博
    • 学会等名
      第64回 物性若手夏の学校
  • [学会発表] 複合自由度を活用した固体冷凍材料の開拓2019

    • 著者名/発表者名
      片山尚幸
    • 学会等名
      熱電気エネルギー技術財団 講演会
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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