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自ら考え行動し、材料開発、測定技術開発
への道を切り開こう

岩崎研究室 IWASAKI Laboratory
教授:岩崎 秀夫(Iwasaki Hideo)

E-mail:hideojaist.ac.jp
[研究分野]
低温電子物性、固体物性、エネルギー変換
[キーワード]
超伝導材料、熱電変換材料、測定技術開発

研究を始めるのに必要な知識・能力

 物性研究に必要な、熱力学、電磁気学、量子力学、統計力学、固体物理学などの物理系の基礎的な知識の修得。手先の器用さを生かした材料作り、実験装置開発など実験的な活動に積極的に取り組めること。

この研究で身につく能力

 研究室で行う固体材料の物性研究或いは物性測定装置の開発の研究では、修得した基礎的な学力をベースに自ら探索、検討した材料の物性実験を通して機能的な材料開発を行うことが基本となります。研究室内では日常的な情報や意見交換から常に研究の立案、方針・方向性の検討を行いつつ、研究の推進を図り、最終的な目的達成を果たします。このような一連の研究活動を通して、自らが主体となる材料開発研究の手法の修得を計ります。一連の研究で英語論文を読みこなす、書くことが出来るようにする、或いは聞き手に分かりやすく、興味をもってもらえるようなプレゼンテーション能力といった力を身につけます。

【就職先企業・職種】 電子・電気系会社、自動車関連企業など

研究内容



 現在、地球を取り巻く環境は化石燃料の枯渇や二酸化炭素に起因した温暖化などの問題が指摘され、生物にとっての豊かな環境の保全は最も重要性の高い課題となっています。代表的なものとしての太陽光発電は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する技術です。このようなエネルギー関連の分野で期待されているのがエネルギーの効率的な利用法の確立です。人間の社会的な活動によって生じる廃熱エネルギーの活用、エネルギーの輸送や貯蔵に関連するのが熱電半導体、超伝導体を対象とする科学技術分野です。これらの材料においては基礎的な研究をベースにしつつ応用的な観点も視野にいれながら進めることが求められます。本研究室では熱電半導体、超伝導体を研究対象としてその基礎的な物理的性質を明らかにし、機能的な材料の開発を目指しています。

1)高効率なエネルギー変換を有する熱電材料の開発

 熱電半導体では、高いエネルギー変換効率を有するためには電気を良く通すと同時に熱を伝えにくいことが要求されます。またゼーベック係数が大きな値を示すことも必要です。熱電材料の性能は、熱電性能指数という物理量で評価されます。この熱電性能指数の評価に基づいて色々な材料の開発が行われています。本研究室では、研究室で開発された電気抵抗測定のみで熱電材料の性能が評価できる装置(ハーマン法)を評価研究の中心にして熱電物性の測定、材料開発を進めています。バルクの材料だけでなく、ミクロスコピックからナノスケールにわたる微細な材料における高性能素子の開発を目指しています。

2)高温酸化物超伝導体の渦糸状態の研究

 酸化物超伝導体は、100Kを越えるような超伝導転移温度が極めて高い物質群であり、その発現機構をはじめとした物理の基礎的な理解とともに高効率で電力を輸送する技術などの応用の点からも注目されています。電気抵抗がゼロの超伝導体に電流を流すと磁場が誘起されますが、その時超伝導体内には磁束が量子化された形(渦糸と呼ばれます。)で侵入し超伝導状態と超伝導が壊れた正常状態が混在したような渦糸状態が発現します。この磁場がかけられた下での渦糸状態の性質を理解することは、エネルギーの輸送などの応用の点から極めて重要です。本研究室では結晶の方向によって異なる性質を示す(異方性)をキーパラメータとして、渦糸のピンニング効果や渦糸間の相互作用、熱エネルギーの影響を考慮しつつその物性を明らかにするための研究を進めています。この研究では高品質な単結晶を用いることが必須であり、実験的にはその育成も大事な点になります。

3)物性評価にかかる実験装置の開発

 一般に機能性材料の物性研究では、様々な物性を様々な角度から調べることが必要になります。そのために従来の手法とは異なる実験手段による測定装置開発も必要となる場合があります。前記1)で述べたハーマン法に基づく測定装置では、単に性能指数の信頼性のある評価に留まらす非線形-非平衡定常状態といった新規な熱電現象の発見へと繋がりました。現在は、特に熱電材料物性にかかる測定装置開発を進めています。

主な研究業績

  1. 熱電物性評価法の改善に向けて,岩崎秀夫,日本熱電学会誌 Vol.12, No. 1, 8・14 (2015).
  2. Thermal Hysteresis Behaviors of Thermoelectric Properties, H.Iwasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 53 125502-125506 (2014).
  3. Thermoelectric Properties of (Bi1-xSbx)2S3 with Orthormbic Structure, Y Kawamoto and H. Iwasaki, J. Electronic Materials, 43
    1475-1479 (2014).

使用装置

熱電物性評価装置(ハーマン法)
物理物性測定装置
磁気物性測定装置(SQUID)
超伝導マグネット(17Tesla)
赤外線集中単結晶育成装置

研究室の指導方針

本研究室では、研究テーマ(研究対象となる材料の探索と試料作製と物性実験)を学生自らが提案する。それをベースに研究室内で研究推進の可能性の検討や問題点の洗い出し、或いは別の角度からの見方の情報交換などを継続して行い、最終的に遂行可能な研究計画を立てる。ここで立てた計画に基づいて実際の実験研究を進める。ここで大事なことは、研究計画の立案から実験までの一連の作業を自らが行うことであり、主体的に活躍できる社会人を目指す。月例の報告会、学生数に応じたゼミを定期的に行う。

[研究室HP] URL:http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/dendo/iwasaki-lab/index.html

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