結合の不均一性を含む局所構造を単位とする低熱伝導率材料の設計

基于局部结构（包括键合异质性）的低导热率材料设计

• 批准号: 22K14505
• 负责人: 佐藤 直大
• 金额: $ 3万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14505/
• 关键词: 熱伝導; 熱電変換材料; フォノン; 局所構造; 共鳴散乱; 複合アニオン

本年度は、これまでに先天的に低い格子熱伝導率を有する複合アニオン化合物として見出したMnPnS2Cl(Pn=Sb, Bi)の関連物質であるMnPnCh2X (Ch=S, Se, X=Br, I)およびCdPnS2Clについて、熱伝導率と結合の不均一性の関係を調べた。その結果、MnPnS2Clと同構造を有し、大きな結合の不均一性を示すMnPnSe2Br、CdPnS2Clは、構成元素の組み合わせに関わらず同程度の非常に低い格子熱伝導率を示すことが分かった。他方、結晶構造が異なるMnPnS2Brは比較的結合の不均一性の程度が小さく、やや高い格子熱伝導率を示すことが分かった。今後、このような局所構造の差異と形成される結合の関係を詳細に調べることで、効果的な格子熱伝導率制御方法を確立できると考えられる。この他にも、アンチペロブスカイト構造や層状ペロブスカイト構造などの複合アニオン化合物についてもフォノン計算を行い、結合の不均一性によって導入されるフォノン状態密度のユニバーサルな特徴を見出しつつある。極端に低い格子熱伝導率が予測された物質については、合成方法の探索を含めた実験的検証を開始している。また、欠陥導入による局所対称性の破れが引き起こす強いフォノン散乱を同定するための計算ワークフローを開発中である。予備的な結果として、カルコパイライトCuFeS2や遷移金属ホウ化物MB2において、特定の種類の欠陥が強いフォノン散乱を引き起こし、顕著に格子熱伝導率を低減する効果を見出した。今後はより広範な物質系において、欠陥が引き起こす局所対称性の破れと強いフォノン散乱の関係を明らかにし、格子熱伝導率低減手法としての確立を図る。

This year は, こ れ ま で に congenital low に い lattice thermal 伝 conductivity を す る composite ア ニ オ ン compound と し て shows し た MnPnS2Cl (Pn = Sb, Bi) の masato even material で あ る MnPnCh2X (Ch = S, Se, X = Br, I)およびCdPnS2Clに べた て て, thermal 伝 conductivity と combined with <s:1> non-homogeneity <e:1> related を modulation べた. そ の results, MnPnS2Cl と syntectonic を し, big き な combined with uneven の を and shown a sex す MnPnSe2Br, CdPnS2Cl は, constitute elements の group み わ せ に masato わ ら ず degree with very low に い の grid 伝 heat conductivity を shown す こ と が points か っ た. Fang, crystal structure が different な る MnPnS2Br は is the combination of の heterogeneity degree of sexual の が small さ く, や や thermal 伝 い grid high conductivity を shown す こ と が points か っ た. In the future, こ の よ う な と の bureau structure difference form さ れ る combining の masato is detailed に を adjustable べ る こ と で, unseen な lattice thermal 伝 conductivity of fruit and suppression methods を establish で き る と exam え ら れ る. こ の he に も, ア ン チ ペ ロ ブ ス カ イ ト tectonic や layered ペ ロ ブ ス カ イ ト tectonic な ど の composite ア ニ オ ン compound に つ い て も フ ォ ノ ン count を い, combining の heterogeneity に よ っ て import さ れ る フ ォ ノ ン state density の ユ ニ バ ー サ ル な, 徴 を see out し つ つ あ る. Extreme low に い lattice thermal 伝 conductivity が be さ れ た material に つ い て は, synthesis の explore を め た be 験 検 pass を began し て い る. ま た, owe 陥 import に よ る bureau says sexual seaborne の broken れ が lead き up こ す strong い フ ォ ノ ン scattered を with fixed す る た め の computing ワ ー ク フ ロ ー を in open 発 で あ る. Reserve な results と し て, カ ル コ パ イ ラ イ ト CuFeS2 や migration metal ホ ウ compound MB2 に お い て, specific types of の の owe 陥 が strong い フ ォ ノ ン scattered を lead き up こ し 伝 heat conductivity, 顕 に grid を low cut す る unseen fruit を shows し た. Future は よ り hiroo van な material department に お い て, owe 陥 が lead き up こ す bureau says sexual seaborne の broken れ と strong い フ ォ ノ ン scattered の masato を and Ming ら か に し, lattice thermal 伝 low permeability reduction technique と し て の establish を 図 る.

项目成果

Partial breakdown of translation symmetry at a structural quantum critical point associated with a ferroelectric soft mode

与铁电软模式相关的结构量子临界点处平移对称性的部分破坏

• DOI: 10.1103/physrevb.106.134111
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Ishii Y.;Yamamoto A.;Sato N.;Nambu Y.;Ohira-Kawamura S.;Murai N.;Ohara K.;Kawaguchi S.;Mori T.;Mori S.
• 通讯作者: Mori S.

Handling anomalous thermal transport towards high-performance thermoelectrics

处理高性能热电器件的异常热传输

• 发表时间: 2022
• 作者: N. Sato;Z. Liu;W. Gao;N. Tsujii;T. Mori
• 通讯作者: T. Mori