Design of high performance thermoelectric material in topological magnets

拓扑磁体中高性能热电材料的设计

• 批准号: 22K14587
• 负责人: 見波 将
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyoto University
• 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-22K14587/
• 关键词: 熱電効果; 異常ネルンスト効果; 異常ホール効果; トポロジカル磁性体; ベリー位相; 第一原理計算

本研究課題では、異常ネルンスト効果を活用した環境発電デバイスの実現を目指し、巨大な異常ネルンスト効果を発現する磁性体の探索とその発現機構を解明することを目標としている。本年度は材料探索の範囲を典型的な磁性材料から二次元系へ材料探索の範囲を拡大し、ファンデルワールス結晶などを対象とした、磁性に由来する電子状態や量子輸送現象の解析を第一原理計算により行った。強磁性ファンデルワールス半金属であるFe3GeTe2において、異常ホール効果がフェルミエネルギーの下に沈んでいるフラットバンドに由来する状態密度の発散により増大されることが明らかとなった。組成の調整によりフェルミエネルギーを調整することで大きな異常ネルンスト効果が実現できる可能性が示唆された。また、異常ホール効果を効率的に計算できるプログラムも新たに実装した。従来では第一原理計算で得られた波動関数を実空間上の原子軌道へ射影するプロセスが必要となり、これが計算機上でのボトルネックとなっていた。新たに実装したプログラムではこれらのプロセスを介さず異常ホール効果や異常ネルンスト効果が計算可能となり、より、大きな系や複雑な磁気構造への適応が可能となった。今後は反強磁性相などの準安定状態における量子輸送現象の系統的な解析に取り組む予定である。また、格子ひずみや不純物の効果による量子輸送現象の応答や磁気構造の熱的安定性などのより工学的な課題にも取り組む予定である。

The purpose of this study is to explore the discovery of magnetic materials and their discovery mechanisms for the use of abnormal phenomena in environmental protection. This year, the scope of material exploration is typical of magnetic materials. The scope of material exploration is large, and the electronic state and quantum transport phenomenon of magnetic materials are analyzed. Ferromagnetism Fe3GeTe2 is a semi-metallic material, and its anomalous properties cause the dispersion of state density to increase. The possibility of a large abnormal occurrence occurring in the case of a composition adjustment is indicated. The calculation of abnormal results is based on the calculation of abnormal results. The first principle calculation results in the ratio of atomic orbital projections in space, which is necessary for the calculation of atomic orbital projections in space. The new system is based on the calculation of the probability of occurrence of abnormal phenomena and the probability of occurrence of abnormal phenomena. In the future, the system analysis of quantum transport phenomena in quasi-stationary state of antiferromagnetic phase is determined. The quantum transport phenomena and the thermal stability of magnetic structures are the key problems in engineering.

项目成果

低温異常ネルンスト効果測定による磁気トポロジカル状態の検証

低温反常能斯特效应测量验证磁拓扑状态

• 发表时间: 2023
• 作者: 中村紘人;小池祐樹;見波将;冨田崇弘;小池美夏;M. Y. P. Akbar;A. A. Nugroho;町田洋;中辻知
• 通讯作者: 中辻知

Large anomalous Nernst effect in the iron-based Kagome ferromagnet Fe3Sn

铁基 Kagome 铁磁体 Fe3Sn 中的大反常能斯特效应

• 发表时间: 2022
• 作者: Susumu Minami;Akito Sakai;Taishi Chen;Yangming Wang;Zili Feng;Takuya Nomoto;Motoaki Hirayama;Rieko Ishii;Takashi Koretsune;Ryotaro Arita;Satoru Nakatsuji
• 通讯作者: Satoru Nakatsuji

Optical anomalous Hall effect enhanced by flat bands in ferromagnetic van der Waals semimetal

• DOI: 10.1038/s41535-022-00482-2
• 发表时间: 2022-07-23
• 期刊: NPJ QUANTUM MATERIALS
• 影响因子: 5.7
• 作者: Kato, Yoshihiro D.;Okamura, Yoshihiro;Takahashi, Youtarou
• 通讯作者: Takahashi, Youtarou

Logarithmic criticality in the transverse thermoelectric conductivity of the ferromagnetic topological semimetal CoMnSb

铁磁拓扑半金属CoMnSb横向热电导率的对数临界值

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroto Nakamura;Susumu Minami;Takahiro Tomita;Agustinus Agung Nugroho;Satoru Nakatsuji
• 通讯作者: Satoru Nakatsuji

Giant and Robust Anomalous Nernst Effect in a Polycrystalline Topological Ferromagnet at Room Temperature

室温下多晶拓扑铁磁体中巨大而鲁棒的反常能斯特效应

• DOI: 10.1002/adfm.202206519
• 发表时间: 2022
• 期刊: Advanced Functional Materials
• 影响因子: 19
• 作者: Feng Zili;Minami Susumu;Akamatsu Shuhei;Sakai Akito;Chen Taishi;Nishio‐Hamane Daisuke;Nakatsuji Satoru
• 通讯作者: Nakatsuji Satoru