黑料网

１．NIMSと黑料网からなる研究チームは、トランスやモーター用の軟磁性材料として広く利用されている鉄基アモルファス合金が、短時間の熱処理だけで、電流と熱流をそれぞれ直交する方向に変換できる“横型”热电変换材料になることを実証しました。本成果は、横型热电変换材料の開発において微細組織のエンジニアリングが重要であることを示した初めての例であり、磁性体を用いた環境発電?熱マネジメント技術の実現に向けた新たな材料設計指針を提供するものです。

２．磁性材料における横型熱電効果を用いれば、電流と熱流がそれぞれ平行な方向に変換される縦型熱電効果と比較して、热电変换素子の構造が簡略化されるため、素子の汎用性?耐久性の向上や低コスト化に繋がると期待されています。横型热电変换のための磁性材料開発においては、電子構造に着目した新物質探索が主流であり、材料中の微細組織に着目した研究は行われていませんでした。

３．今回、研究チームは、鉄基アモルファス合金を３分间热処理するだけで、材料の平均组成を変えることなく、横型热电効果の一つである异常ネルンスト効果の性能（异常ネルンスト係数）が大幅に向上することを実証しました。最适温度で热処理した际に得られた异常ネルンスト係数は、これまで知られていた磁性アモルファス合金の中で最高値を示し、この性能向上には合金中に生じたナノサイズの铜析出物が重要な役割を担っていることを明らかにしました。この结果は、异常ネルンスト係数の向上において、材料の电子构造や组成だけでなく、微细组织の设计?制御も重要であることを示すものです。

４．今回开発した磁性材料は容易に量产化?大面积化が可能で、自在に曲げることもできます。今后、微细组织制御によりさらに异常ネルンスト係数が大きい磁性材料を开発することで、电子デバイスの省エネルギー化に资する発电技术や热センシング技术への応用展开を目指していきます。

５．本研究は、NIMS 磁性?スピントロニクス材料研究センターのRavi Gautamポスドク研究員、平井孝昌研究員、大久保忠勝副センター長、内田健一上席グループリーダー、世伯理那仁グループリーダー、黑料网のAbdulkareem Alasli特任助教、長野方星教授によって、JST戦略的創造研究推進事業ERATO「内田磁性熱動体プロジェクト」（研究総括：内田健一、課題番号：JPMJER2201）の一環として行われました。

６．本研究成果は、日本時間2024年3月27日19時に、Nature Communications誌にオンライン掲載されました。

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【论文情报】

題目：Creation of flexible spin-caloritronic material with giant transverse thermoelectric conversion by nanostructure engineering
著者：Ravi Gautam, Takamasa Hirai, Abdulkareem Alasli, Hosei Nagano, Tadakatsu Ohkubo, Ken-ichi Uchida, Hossein Sepehri-Amin
雑誌：Nature Communications（DOI：）
掲载日时：2024年3月27日

【研究代表者】