ナノサイズ化・低次元化によって熱電変換効率が向上することは以前から知られていたが、本研究では低次元化によって現象として顕著にあらわれる、量子異常効果を活用した熱電変換効率の向上をめざした。二次元水素原子モデル系において、Skyrmion結晶の第一原理計算をおこない、巨大な異常ネルンスト効果を示しうることを明らかにした。酸化物EuOについて超薄膜を仮定した小さなSkyrmion結晶モデルについても同様の研究をおこなった。さらにホイスラー合金系のバルク物質等について、大きな異常ネルンスト効果がk空間でエネルギー縮退した連なった固有値群であるノーダルラインが起源であることを明らかにした。
It has long been known that the thermoelectric conversion is improved by making the nanosize and lower dimensions, but in this research, we aimed to improve the thermoelectric efficiency by utilizing the quantum anomalous effect, especially remarkably by lowering the dimensions. In a two-dimensional hydrogen model system, by using first-principles methods, we calculated the Skyrmion crystal that can show a huge anomalous Nernst effect. Furthermore, for the Heusler alloys, it was clarified that the large anomalous Nernst effect is caused by the nodal line, which is a series of eigenvalue groups with energy degeneracy in k-space.
第一原理手法による異常量子輸送を活用した熱電変換ナノ物質デザイン
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FR-PR-ISHII-F-kaken 2021-22p.pdf
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