SnTeナノ粒子の作成

新機能性材料研究室(小峰研究室)と共同で熱電材料のSnTeのナノ粒子の作成に関する研究を行っております。

熱電材料

持続可能な社会の実現に向け、工場廃熱等の未利用熱エネルギーの活用方法として、熱電材料を利用した熱電変換が関心を集めている。熱電材料の性能は、温度 $T$ [K]、電気伝導率$\sigma$ [S/m]、Seebeck 係数 $S$ [V/K]、熱伝導率 $\kappa$ [W/mK]を用いて、以下の式で示される。 $$ zT=\sigma S^2 T/ \kappa$$ $zT$の向上には$\sigma$の増加と $\kappa$の減少が必要であるが、従来の熱電材料では、$\sigma$ と $\kappa$ がカップリングしており、$zT$の向上が困難であるという課題が存在します。

トポロジカル結晶絶縁体(TCI)

前述の課題解決のために、私たちは表面に金属的なバンド状態を持ち、内部が絶縁体的なバンド状態を持つトポロジカル結晶絶縁体(TCI) に着目しています。 TCIでは表面と内部のバンド状態の違いによって$\sigma$と$\kappa$が独立に制御することが可能になります。 この特性を利用し、熱電材料として高性能なTCIを作成するには、体積当たりの表面積の大きいナノワイヤ(NW)・ナノロッド(NR)を作成し、$\sigma$と$\kappa$を制御することが有効であると考えられます。

SnTeのナノ粒子化

私たちはTCIの中でも代表的なTCIであるSnTeのナノ粒子合成を行っています。 液相Hot-Injection法と添加剤を用いて、先行研究( Fu Li et al., Adv. Mater. (2020))で報告された手法を基に、結晶成長の異方化を利用したSnTeナノ粒子の合成・形状制御に関する研究を行っています。

この研究に関する論文

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