- Address
- 305-0044 1-1 Namiki Tsukuba Ibaraki JAPAN [Access]
Accepting Students
- Professor, Subprogram in Materials Science and Engineering, Graduate School of Science and Technology, University of Tsukuba (NIMS Joint Graduate School)
- Professor, Subprogram in Materials Science, Graduate School of Science and Technology, University of Tsukuba (NIMS Joint Graduate School)
- NIMS Internship Program International Cooperative Graduate Program NIMS Joint Research Hub Program
Research
- Keywords
ナノ材料・ナノバイオサイエンス 物性II 応用物性・結晶工学 無機材料・物性 構造・機能材料 熱電
PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.
Research papers
- Zihang Liu, Naoki Sato, Weihong Gao, Kunio Yubuta, Naoyuki Kawamoto, Masanori Mitome, Keiji Kurashima, Yuka Owada, Kazuo Nagase, Chul-Ho Lee, Jangho Yi, Koichi Tsuchiya, Takao Mori. Demonstration of ultrahigh thermoelectric efficiency of ∼7.3% in Mg3Sb2/MgAgSb module for low-temperature energy harvesting. Joule. 5 [5] (2021) 1196-1208 10.1016/j.joule.2021.03.017 Open Access
- Ahmad Rifqi Muchtar, Bhuvanesh Srinivasan, Sylvain Le Tonquesse, Saurabh Singh, Nugroho Soelami, Brian Yuliarto, David Berthebaud, Takao Mori. Physical Insights on the Lattice Softening Driven Mid‐Temperature Range Thermoelectrics of Ti/Zr‐Inserted SnTe—An Outlook Beyond the Horizons of Conventional Phonon Scattering and Excavation of Heikes’ Equation for Estimating Carrier Properties. Advanced Energy Materials. 11 [28] (2021) 2101122 10.1002/aenm.202101122 Open Access
- Terry Hendricks, Thierry Caillat, Takao Mori. Keynote Review of Latest Advances in Thermoelectric Generation Materials, Devices, and Technologies 2022. Energies. 15 [19] (2022) 7307 10.3390/en15197307 Open Access
Books
- MORI, Takao. Rare Earth Higher Borides. Elsevier, 2020, 116.
- 森 孝雄. 計算科学を活用した熱電変換材料の研究開発動向. 計算科学を活用した熱電変換材料の研究開発動向. ㈱シーエムシー・リサーチ , 2022, 214.
- MORI, Takao, ヴァニー ジャン バティストゥ サイモン, GUELOU, Pierre Louis Gabin, FAILAMANI, Fainan, GUO, Quansheng. Crystal growth of intermetallic thermoelectric materials. De Gruyter, 2018
Proceedings
- MORI, Takao. Novel Physical Properties of Rare Earth Higher Borides. JOURNAL OF PHYSICS : CONFERENCE SERIES. (2009) 012036-1-012036-9
- MORI, Takao. Synthesis and Properties of [B/C] Layered Compounds. Materials Research Society Symposium Proceedings. (2005) 223-228
- MORI, Takao. Investigation of Superconductivity in Isoelectronic and Related Compounds of MgB2. JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN. (2002) 323-325
Presentations
- MORI, Takao. Utilizing novel enhancement principles to develop high performance thermoelectric materials & devices. VCT2022 (Virtual Conference on Thermoelectrics 2022) https://vct2022.mines.edu/. 2022 Invited
- MORI, Takao. Development of Thermoelectric Thin Films for IoT and Characterization Methods. MRS Spring Meeting 2019. 2019 Invited
- 森 孝雄. 磁性を活用した高性能熱電材料および発電デバイスの開発. 日本磁気学会第237回研究会/第84回スピントロニクス専門研究会 https://www.magnetics.jp/event/topical_237/. 2022 Invited
Misc
- Takao Mori, George S. Nolas. Scripta Viewpoint Set: Contemporary innovations for thermoelectrics research and development. Scripta Materialia. 111 (2016) 1-2 10.1016/j.scriptamat.2015.09.015
- MORI, Takao. Higher Borides, Any Perspectives for Spintronics?. The 10th Symposium on the Physics and Application of Spin-Related Phenomena in Semiconductors Extended Abstracts. (2004) 94-95
- 森 孝雄. グラファイト層間化合物;無機材研における新しい可能性. Science & Technonews Tsukuba. [53] (2000) 7-9
Published patent applications
- 発電装置、および、それを用いた発電システム (2024)
- ケイ素を含むGd多ホウ化物とその製造方法 (2001)
- 希土類ホウ炭化物とその製造方法 (2002)
Society memberships
応用物理学会, 日本セラミックス協会, 日本熱電学会
Awards
- 科学技術庁長官表彰 (2000), 物質研究所研究奨励賞 (2006), NIMS理事長賞研究奨励賞 (2008), 東北大学金属材料研究所付属金属ガラス総合研究センター共同利用研究課題最優秀賞 (2010) ()
Research Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA)
高性能な熱電材料・デバイスおよび熱制御技術の開発
熱電材料,熱制御,先端熱伝導率測定,磁性,固体物性,無機材料科学
Overview
20世紀において人類はかつてないレベルまで電子、スピン、フォトンなどを制御できるようになったが、21世紀の最大の科学技術課題の一つに、フォノンの制御、すなわち熱エネルギーの高度な制御を如何に実現するかが挙げられる。先端的な新規熱電材料の開発、および、熱輸送の根源的な解明・評価・制御手法の開発などに取り組んでいる。また、無数のIoTセンサーなどの自立駆動やカーボンニュートラルの実現へ向けた種々の形態の熱電発電デバイスの開発や実装を進めている。熱管理技術の開発も推進。
Novelty and originality
● 長年のチャンピオン材料ビスマステルライド系材料を代替する待望の新規高性能熱電材料の開発に成功
● ペルチェ市場での置き換え、IoTやカーボンニュートラルに資する熱電発電の創出
● 産業プロセスに合致した熱電発電デバイス作製(バルク型、薄膜型、フレキシブル大面積シート型)も開発
● 熱電材料デバイスの各種事業化や事業拡大を導出する取り組みも推進
Details
これまでナノ構造制御や磁性や欠陥を活用した新規な高性能・超高性能原理の発掘と活用で、最近の熱電研究を先導してきた。顕著な進展として、界面制御および欠陥制御の新原理により、Mg-Sb系材料において電荷の輸送、すなわち電気伝導率、およびフォノンの輸送、すなわち格子が運ぶ熱伝導率を高度に制御することに成功して、熱伝導率の低い多結晶試料でありながら、単結晶並みの高易動度を実現し、熱電高性能化を達成した。熱電発電およびペルチェ冷却応用において、半世紀以上チャンピオンとして君臨したビスマステルルに初めて匹敵・凌駕する新規材料を開発した。第一号機の8ペアの現実的な資源豊富なMg-Sbモジュールの第一号機が、極めて希少なテルルを主成分とするBi2Te3系の熟成されたモジュールの世界最高性能の物に匹敵する性能を示した。材料性能から見積もった変換効率は約1.5倍の変換効率、320℃で1.8W/cm2の発電量であり、大きな伸びしろがある。
Summary
● チャンピオンを凌駕する新規な高性能熱電材料の開発の成功による熱電発電の待望の広範囲実用化の実現やペルチェ冷却の応用拡大
● 無数のIoTデバイス・センサー用の自立電源やカーボンニュートラルに資する高効率熱電変換の実現
● ナノ構造制御や磁性や欠陥を活用した新規な高性能・超高性能原理の発掘と活用
今後達成すべく進めていること:
● 熱管理の総合設計
● 発電モジュールのデザイン
● 産業・大量生産に合致したプロセスによる発電モジュールの開発