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金属材料WSi?の横型熱電変換を実証～次世代センサ技術の進展に大きく貢献～(大学院理工学研究科 佐藤 芳樹助教 共同研究)

2024/11/26

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研究の要旨とポイント

• 横型熱電変換は、温度や熱流を計測可能なセンサの新たな基幹技術として注目されていますが、この特性を有する物質の報告例は少なく、新たな材料が模索されています。
• 本研究では、金属材料WSi₂が横方向の熱電効果を示すことを実証し、実験と計算的手法を駆使して、そのメカニズムを解明しました。
• 本研究をさらに発展させることにより、次世代センサの設計や新たな横型熱電変換材料の発見につながることが期待されます。

研究の概要

東京理科大学大学院 創域理工学研究科 先端物理学専攻の大隅 翔也大学院生(2024年度 修士課程1年)、東京理科大学 創域理工学部 先端物理学科の岡崎 竜二准教授、埼玉大学大学院 理工学研究科 物質科学部門の佐藤 芳樹助教(研究当時: 東京理科大学 創域理工学部 先端物理学科 助教)の共同研究グループは、金属材料であるWSi₂単結晶の横型熱電変換を実証しました。また、実験と計算手法により、そのメカニズムを明らかにしました。

横型熱電変換は、物質の温度差と直交する方向に電位差が発生する現象であり、従来とは異なる新たな熱電変換素子への応用が期待されています。しかしながら、そのような特性を示す材料はほとんどなく、得られる熱電性能も低いことが課題となっています。

本研究グループは、WSi₂単結晶を作製し、結晶軸から 45°回転させた方向に温度差を適用することで横型熱電変換を実証しました。得られた熱電性能は室温で6 μV/Kで、この値は現在、横型熱電変換材料の主流となっているトポロジカル磁性体に匹敵します。したがって、本研究成果はWSi2が横型熱電変換における有望な候補材料であることを示唆しています。

本研究成果は、2024年11月13日に国際学術誌「PRX Energy」(オープンアクセス誌)にオンライン掲載されました。

論文情報

• 佐藤　芳樹（サトウ ヨシキ）｜埼玉大学研究者総覧