冈山大学
名古屋大学
广岛大学
京都大学
高能加速器研究机构
◆发表要点
- 直接观测了Ta2PdSe6的电子结构，虽然是半金属，但具有极高的热电性能。
- 发现了电子与集体电荷振动相结合的新准粒子“plasmonic polaron”。
- 电子和空穴性质的不同，揭示了半金属的高性能热电转换。
冈山大学学术研究院先进研究领域（异领域基础科学研究所）的大槻太毅副教授和名古屋大学研究生院理学研究科的中埜彰俊助教(现：该大学研究生院工学研究科讲师)、寺崎一郎教授、京都大学研究生院人类·环境学研究科的吉田铁平教授、广岛大学研究生院先进理工科科学研究科的长谷川巧副教授、广岛大学放射光科学研究所的有田将司技术专门职员、高能源加速器研究机构（KEK）物质构造科学研究所的堀场弘司副教授（现：量子科学技术研究开发机构高级研究员）、北村未步助教(现：量子科学技术研究开发机构主任研究员)等研究小组在半金属却表现出极高热电性能的准一维物质TaTa2PdSe6中，发现了电子和集体电荷振动相结合的新准粒子状态“plasmonic polaron”为世界上首次直接观测。
这些研究成果于2026年2月5日刊登在国际自然科学杂志《npj Quantum Materials》上。
热电材料可以从温差中提取电力，因此在能源回收和冷却技术方面的应用备受期待，但电子和空穴共存的半金属中两者的贡献相互抵消，热电性能一直被认为很小。本研究利用KEK光子工厂和广岛大学放射光科学研究所的角度分解光电子分光（ARPES）直接观测Ta2PdSe6的电子状态，由寿命较轻的空穴和强烈散射的电子组成的不对称电子结构。此外，他们还表明，仅出现在电子带中的复本（复制）结构来自电子和等离子体结合产生的plasmonic polaron。这些特性被认为是在半金属条件下实现高热电性能的起源。
该研究成果展示了将半金属重新理解为新型热电材料的可能性，有望开发出在低温下高效工作的新一代热电材料。
◆研究者表示
| 当最初看到数据时，我觉得“非常漂亮”。另一方面，如何理解所看到的东西，这是一项苦恼了很长时间的研究。在反复实验和讨论的过程中，意识到物质中隐藏着深奥的物理。研究的辛苦同时也让我强烈地感受到了物理的乐趣。 |  大槻准教授 |
■论文信息
论文名：Band-selective plasmonic polaron in thermoelectric semimetal Ta2PdSe6 with ultra-high power factor
刊登：npj Quantum Materials
作者：Daiki Ootsuki, Akitoshi Nakano, Urara Maruoka, Takumi Hasegawa, Masashi Arita, Miho Kitamura, Koji Horiba, Teppei Yoshida, Ichiro Terasaki
D O I：10.1038/s41535-026-00858-8
U R L：https://www.nature.com/articles/s41535-026-00858-8
■研究資金
本研究在JSPS科研费(Grant No. 17H06136, 21K13878, 21K13882, 23K1305, 24H01621, 25K07226, 25K07184)的支持下实施。角度分解光电子光谱（ARPES）为高能加速器研究机构物质构造科学研究所放射光共同利用实验课题(课题编号：2018S2-001, 2019G122, 2021G101, 2021S2-001, 2022G077, 2024G081)用BL-28A和广岛大学放射光科学研究所共同利用实验课题（课题编号：21AG030, 21BG022, 22BG010, 25BG029）BL-9A实施。本论文获得冈山大学“对高影响力国际学术杂志的APC支援”。
＜详细研究内容＞
世界首次直接观测到隐藏在超高性能热电半金属中的“plasmonic polaron”-颠覆了半金属不能成为热电材料的常识-
＜咨询窗口＞
（关于研究）
冈山大学学术研究院 前沿研究领域
（异领域基础科学研究所）
副教授 大槻 太毅
（TEL）086-251-7901
名古屋大学研究生院 工学研究科
讲师 中埜 彰俊
（TEL）052-789-2426
广岛大学研究生院先进理工系科学研究科
副教授 长谷川 巧
（TEL）082-424-6545
（关于报道）
冈山大学 总务部 宣传课
（TEL）086-251-7292
名古屋大学 总务部 宣传课
（TEL）052-558-9735
广岛大学 宣传室
（TEL）082-424-3749
京都大学 宣传室 国际宣传班
（TEL）075-753-5729
高能加速器研究机构 宣传室
（TEL）029-879-6047