木村 薫 教授

所在地 113-8656東京都文京区本郷 7-3-1 工学部 4号館 310号室
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研究室 http://www.phys.mm.t.u-tokyo.ac.jp/
研究分野 材料物性学、クラスター機能設計、複雑構造固体、熱電変換材料、正20面体クラスター、準結晶

主要研究内容

III 族のボロン(B)やアルミ(Al)の正 20 面体クラスターが、中心の1原子が存在するかどうか等の僅かな構造変化で金属結合的になったり共有結合的になったりすることを見出し、金属結合-共有結合転換を提案した。このクラスターは結晶の周期性と共存できない対称性を持ったユニークなクラスターでもある。正 20 面体クラスター固体は Bや Al を主体とした化合物であるが、金属から半導体まで、結晶から準結晶まで、連続的に様々な相が存在し多様性に富んだ物質群であり、新物質や新材料が期待される。両物質群において、構造解析、第一原理の分子軌道計算やバンド計算による電子状態計算、MEMによる電子密度分布測定、電気伝導・光伝導・熱伝導等の物性測定を行い、統一的に理解することを試みている。応用としては、金属と半導体の利点を併せ持つ材料として熱電変換材料や高抵抗チップ材料の開発を目指している。さらに、同じ正 20 面体対称性を持つクラスターを構造単位とする C60 固体や Si クラスレート化合物、ボロンの層状構造であるMgB2 との関係についても明らかにしつつあり、超伝導体の探索も行っている。また、ナノスペースから物質を組み立てることを目指して、孤立クラスターの研究も開始している。これらは、金属分野や半導体分野の一部を融合させる学融合の一試行であると考えている。

主要研究論文

K. Kitahara, Y. Takagiwa, and K. Kimura: "Semimetallic Band Structure and Cluster-Based Description of a Cubic Quasicrystalline Approximant in the Al-Cu-Ir System", Journal of the Physical Society of Japan 84, 014703-1-8 (2015).
Y. Takagiwa and K. Kimura: "Metallic-covalent bonding conversion and thermoelectric properties of Al-based icosahedral quasicrystals and approximants", Science and Technology of Advanced Materials 15, 044802-1-12 (2014). (Review paper)
H. Hyodo, H. Iseki, S. Inoue, K. Soga, and K. Kimura: "Self-compensation property and bonding conversion of V-and Mg- or V- and Li-codoped β-rhombohedral boron", Journal of the Physical Society of Japan 83, 034803-1-7 (2014).