2016 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡状態下での分子振動とπ電子輸送との結合による巨大ゼーベック効果の理解と制御
Publicly Offered Research
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
15H01000
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
中村 雅一 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (80332568)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 熱電変換 / 低分子集合体 / 巨大ゼーベック効果 / π電子輸送 / 震電相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
代表者らが高純度有機低分子材料において見出した巨大ゼーベック効果について、特にキャリア流と分子振動が運ぶ熱流との間の相互作用に着目し、その発現メカニズムを理解することを目的として研究を行った。
H28年度は、巨大ゼーベック効果が発見された分子であるC60フラーレンの部分構造と考えられるスマネンについて熱電特性を評価し、分子の対称性とそれに伴う伝導の対称性の巨大ゼーベック効果への影響を調べた。その結果、電気伝導が極めて一次元的であるスマネンにおいても、最大30 mV/Kの巨大なゼーベック係数が観測された。H27年度の研究において、電気伝導が二次元的な分子についても巨大ゼーベック効果が見られることが確認されていることから、巨大ゼーベック効果は電気伝導の次元性とは無関係であることがほぼ確実となった。
また、両者の格子熱伝導率を分子動力学計算によって計算したところ、フラーレンでは結晶構造／アモルファス構造ともに比較的小さな熱伝導率を示すのに対して、スマネンでは結晶構造とアモルファス構造の熱伝導率差が大きく、特に結晶構造では電気伝導が起こりやすい分子スタック方向において熱伝導率が小さいことが判明した。巨大ゼーベック効果は結晶性の高い薄膜の分子スタック方向への電気伝導において現れており、格子熱伝導率が小さいことが巨大ゼーベック効果発現に有利に働く可能性を示唆していると考えられる。
平行して、より多くの材料を迅速に評価するための粉末試料用熱電特性評価装置の開発を行った。その結果、粉末を加熱圧縮してペレット化し、その状態のままゼーベック係数・電気伝導率・熱伝導率を同一試料・同一方向で測定することが可能となった。今後、合成化学者との共同研究をより増やして分子構造と巨大ゼーベック効果との相関をさらに解明してゆく。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(20 results)
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[Presentation] スマネン薄膜における熱電特性と構造評価2016
Author(s)
中川真理雄, 阿部 竜, 竹内高伸, 高橋功太郎, 山田容子, 葛原大軌, 渡辺 剛, 小金澤智之, 小島広孝, 中村雅一
Organizer
第3回π造形科学若手研究会
Place of Presentation
ゆのくに天祥（石川県加賀市）
Year and Date
2016-11-11 – 2016-11-12
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[Presentation] Giant Seebeck effect in organic semiconductors2016
Author(s)
H. Kojima, R. Abe, F. Fujiwara, M. Nakagawa, M. Ito, K. Takahashi, T. Yamamoto, H. Yakushiji, M. Ikeda, M. Kikuchi, D. Kuzuhara, H. Yamada, N. Yoshimoto, M. Nakamura
Organizer
European Advanced Materials Congress 2016
Place of Presentation
Stockholm, Sweden
Year and Date
2016-08-23 – 2016-08-25
Int'l Joint Research
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[Presentation] Giant Seebeck Effect Over 0.1 V/K in Organic Molecular Solids: Correlation between Seebeck Coefficient and Intermolecular Distance2016
Author(s)
R. Abe, F. Fujiwara, M. Nakagawa, M. Ito, H. Kojima, M. Kikuchi, T. Watanabe, T. Koganezawa, N. Yoshimoto, and M. Nakamura
Organizer
35th International Conference on Thermoelectrics
Place of Presentation
Wanda Reign Hotel, Wuhan, China
Year and Date
2016-05-29 – 2016-06-02
Int'l Joint Research
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