2024年01月22日

東北大、熱伝導率の異なるアモルファス材料解明

【カテゴリー】：ファインケミカル 【関連企業・団体】：東北大学

NIMSと東北大学の研究チームは、異なる熱伝導率を有するアモルファス材料の謎が原子鎖の長さの変化に起因することを、データ科学を活用して解明したと発表した。アモルファスの構造的特徴と物性とを相関付けることができた先駆的な事例となる。 　同じアモルファスでありながら、熱伝導率の異なる材料を作り分けることは可能でも、その特性の違いを誘起する構造要因を分析する方法はなかった。 　今回、研究チームは、高分解能透過型電子顕微鏡像だけでは区別のつかない異なる熱伝導率のアモルファスゲルマニウム材料について、その電子顕微鏡像をトポロジカルデータ解析と主成分分析というデータ科学的手法を用いて解析し、その構造の相違を明らかにした。その結果、低温で成膜した試料には原子鎖の短いものが多く、高温で作成した試料には原子鎖が長いものが多い事を見出した。 　原子鎖の長いリングが熱伝導に有利なことは理論的に知られているので、Ge25よりGe300の熱伝導率が高い現象を説明できる。 　同手法を積極的に活用することで通常の構造解析手法で特定できない準安定相の材料を取り入れた熱制御材料の開発が可能になる。また、力学・電気など熱以外の物性についても同様に応用が可能になると期待される。 　本研究成果は、国際学術誌「International Journal of Heat and Mass Transfer」（23年12月6日付）に掲載された。