土壌粘土鉱物の熱電物性発現メカニズム解明へむけた高温環境下XAFS分析手法の開発

Development of XAFS analysis method under high temperature condition to elucidate the mechanism of thermoelectric conversion of soil clay minerals

早川 虹雪; 馬酔木 ゆめの*; 村口 正和*; 小島 洋一郎*; 小田 将人*; 飯野 千秋*; 石井 宏幸*; 本田 充紀   

Hayakawa, Kosetsu; Masebo, Yumeno*; Muraguchi, Masakazu*; Kojima, Yoichiro*; Oda, Masato*; Iino, Chiaki*; Ishii, Hiroyuki*; Honda, Mitsunori

高温領域での新規熱電材料として土壌粘土鉱物が期待されているが、その熱電発現メカニズムは未解明である。我々は土壌粘土鉱物の一つである風化黒雲母(WB)に着目をして、そのメカニズム解明に取り組んでいる。WBはSi, Fe, Al, Mg, Kなどの元素で構成される。高温環境下ではWBの構造が変化することが赤外吸収分光法によるその場観察により分かっている。しかし詳しい構造の同定には至っていない。そこで本研究では、WBが熱電物性を発現する高温環境下で放射光XAFS分析を可能にする手法の開発に取り組み、室温から873Kまでのデータを取得することに成功した。

Soil clay minerals are expected to be a new thermoelectric material in the high temperature range, but the mechanism of their thermoelectricity has not been clarified yet. We have focused on weathered biotite (WB), a soil clay mineral composed of elements such as Si, Fe, Al, Mg, and K. We have found that the structure of WB changes under high temperature conditions, which can be observed by infrared absorption spectroscopy. In-situ observation by infrared absorption spectroscopy has shown that the structure of WB changes under high temperature conditions. However, the detailed structure has not yet been identified. In this study, we developed a method for synchrotron XAFS analysis of WB at high temperatures, where thermoelectric properties are observed, and succeeded in obtaining data from room temperature up to 873K.