Thermoelectric and thermomagnetic effect due to thermal phonon current: Clarification of beyond Boltzmann

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本課題の目的は、「フォノンの熱流に起因した熱電・熱磁気効果に着目し、そこでのBeyond Boltzmannを明らかする」ことである。特に、フォノンの熱流に由来した熱電効果の一つであるフォノンドラック効果での熱電効果・熱磁気効果の解明を行うことを目的としている。２２年度、代表者（松浦）は、実施計画の一つである「フォノンドラックに由来する熱磁気効果の微視的理論構築」を行った。微視的方法論構築・具体的な物質への適用を行い、実験結果を微視的模型から説明することができた。また、代表者は、微視的理論構築とは相補的に、機械学習を用いた熱電解析の手法開発も行った。熱電効果における基本的な関係式（Sommerfeld-Bethe関係式）の逆問題を機械学習の手法により解くことで、電気伝導度とゼーベック係数の実験データから伝導度スペクトルや化学ポテンシャルを推定する手法を開発した。さらに、本課題で蓄積した方法論を応用することで、クオーツにおけるフォノンの角運動量の推定、フォノンドラックと類似現象であるマグノンドラックの研究、ディラック系での熱電効果の解析、半金属での非弾性散乱に由来したウイーデマン・フランツ則の破れについても明らかにした。分担者（高橋）は、極性－非極性構造相転移の不安定性を持つ新物質を合成し、構造相転移の不安定性に起因したフォノンと伝導電子の結合による熱電現象や新機能の開拓を目指す研究を行っている。その結果、極性構造－非極性構造の構造不安定性を持つ3元系化合物の合成に成功した。