カゴ状希土類化合物におけるラットリング効果による熱伝導率低減機構の解明

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Title

カゴ状希土類化合物におけるラットリング効果による熱

_{伝導率低減機構の解明}

Author(s)

関根, ちひろ; 川村, 幸裕; 武田, 圭生; 澤口, 直哉; 酒井, 彰;

_{中根, 英章}

Citation

室蘭工業大学紀要 Vol.63, pp.3-7, 2014

Issue Date

2014-03-18

URL

http://hdl.handle.net/10258/2821

Rights

(2)

織であると外部から評価されるに至った．研究の実施形態は，外学有識者から構成された課題選定・評価委員が選定した課題を，戦略性と機動性を重視しながら複数の教員で取り組む任務編成型のタスク型を貫いてきた．平成 _{22，23 年度は} 「高度なサスティナビリティを有する材料及びプロセス開発」，「高性能磁気熱変換材料の開発」，「カゴ状希土類化合物における局在非調和フォノンによる熱伝導率低減機構の解明」の_{3 タスク，} 平成 24 年度は「高効率な新規低温冷凍機用の希土類化合物材料の合成」，「環境調和を考慮した新熱電変換材料の開発」，「鋳鉄・アルミニウムの溶湯処理に及ぼすレアアースの効果」，「構造依存型希土類合金の開発と磁気熱量・熱弾性材料への展開」，「希土類の特性を活かした高度なサスティナビリティを有する材料およびプロセス開発」の 5 タスクが選定され，この_{5 タスクはセンター移行} 後も継続している．成果は，当初，4 年の実施期間を想定し，約 100 報（_{1 人当たり平均 6 報）の論文，国際学会プロ} シーデングスの他，全国大会レベルの国内学会，国際学会で約_{300 件（一人当たり約 18 件）の口} 頭またはポスター発表を行うことを目標に掲げた．スタートから _{2 年 8 か月の短期間あったが，} 著書が2 冊，論文数は 93 報（平成 22 年度 2.07 報 /人，平成 23 年度 2.57 報/人，平成 24 年度 1.73 報 /人）あり，どうにか目標値に迫ることができた．また，国際学会発表は_{76 件，国内学会発表は 273} 件，依頼講演も 10 件を数え，こちらは軽々と目標を達成することができた．特許については出願済みのものが3 件，学内知財委員会了承済みで出願準備中のものが_{1 件ある．外部資金については，} 競争的資金に積極的に応募することを目標に掲げていたが，平成 _{25 年度採択分を含めて科研費} で9 件，環境省科研費で 1 件，さらに JST で 3 件の補助金の採択があり，まずまずの成果と言える．また，平成23 年 7 月には以前から本プロジェクトと親交があったロシア科学アカデミー・ヨッヘ物理技術研究所と本学との間で学術交流協定を締結するに至った．この研究所は_{5 名のノーベ} ル賞受賞者を輩出している長い歴史を誇るロシア有数の研究所であり，平成 _{17 年に一足早く本} 学と学術交流協定を締結しているロシア科学アカデミー・シベリア支部・ニコラエフ無機化学研究所と併せて，希土類研究に関する国際的ネットワークの構築に向けての研究拠点となることが期待される．当プロジェクトでは，博士研究員の運用方法に工夫を凝らし，_{1 名の雇用枠のなかで，} ニコラエフ無機化学研究所，ヨッヘ物理技術研究所から計_{3 人の博士研究員を 3 か月間雇用する方} 式を採用し，全体で5 人の博士研究員を運用した．この他，平成_{24 年と 25 年に希土類代替材料に関} する研究でインド工科大学ムンバイ校から短期インターンシップ学生を受け入れ，今後，同大学から定期的に短期インターンシップ学生を受け入れることを考えている．プロジェクトが催した講演会は，平成 _{22 年度} は計6 回の講演会を催し，学外から外国人 1 名を含む_{12 名の講師を招聘した．平成 23 年度は「室} 蘭工業大学と一緒に考えるこれからのエネルギー社会に向けて」というキャッチコピーの下で環境科学・防災研究センターと共催で札幌と室蘭で計_{2 回の講演会を含め合計 5 回の講演会を催し，} 学外から_{10 名の講師を招聘している．平成 24 年} 度は，本学主催の蘭岳セミナーを_{2 回共催してい} る他，環境調和材料工学研究センターのキックオフミーティングをサポートし，学外から _{14 名の} 講師を招聘している．また，毎年，本学のオープンキャンパスや_{JST のサイエンス・パートナーシ} ップ・プログラムに積極的に参加し，高校生への啓蒙活動を行なってきた他，_{AUTM Asia 2013} Kyoto，工学フォーラム 2013 などにも参加し，プロジェクトやセンターの活動を紹介してきた．この他，平成23 年 12 月には，本プロジェクトから提案させていただいた高度な専門職業人の養成や専門教育機能の充実を目的とした『室蘭工業大学「ムロランマテリアルズ」創成教育プログラム』が文部科学省の特別概算要求で認められ，平成_{24 年 4 月から学生を受け入れている．平成} 24 年度は 25 名が受講し，平成 25 年度は 20 名が受講中である．また，プロジェクトに参画する教員が指導した学生の表彰では，平成_{24 年 11 月末に米国ボスト} ンで開催された2012MRS Fall Meeting において，大学院博士前期課程_{2 年の学生が希土類熱電材料} の代替材料の開発を目指した研究を発表し， Student Poster Presentation Awardを受賞する機会に恵まれた．以上のようにプロジェクトスタート当時に掲げた目標は，_{2 年 8 か月の短期間にしては達成で} きたものと自負している．しかし，最終目標である新産業創出ともなるとこれからに期待しなくてはならない．希土類を巡る世の中の動向ですら，プロジェクトのスタート当初とは大きな変化を見せている．環境調和材料工学研究センターへの移行や教育プログラムの実施により室蘭工業大学の希土類研究の環境が整いつつある中で，希土類の用途拡大のための研究は我々の使命であり，総力を挙げて取り組む必要がある．この特集号では希土類研究プロジェクトが推進してきたタスクグループによる研究成果を報告する．

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Mechanism of Thermal Conductivity Reduction by Rattling Effect

in Rare Earth Compounds with Cage-Like Structure

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_{, Yukihiro KAWAMURA}

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Akira SAKAI

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Abstract

Rare earth compounds with a cage-like structure have been actively studied as potentially useful thermoelectric material because the compounds are believed to have low lattice conductivity due to a local anharmonic vibration of guest ions inside the cage. We have synthesized new skutterudite compounds, which are typical materials with a cage–like structure, and investigate their crystallographic, transport, thermoelectric properties in order to elucidate the mechanism of thermal conductivity reduction by local anharmonic phonons (rattling effect). We report some experimental evidences about rattling motion in skutterudite compounds and discuss the mechanism.

Keywords : Thermoelectric material㸪High pressure synthesis㸪Rattling㸪Anharmonic phonon

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(4)

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