前沿动态：金属所 - 发现弱键合局域振动模导致的反常热传导性质学术资讯

来源：今日新材料

热传导是固体材料的基本物性之一。高热导率材料在制冷系统散热、电子元器件热管理等方面具有重要应用，而低热导率材料则常常用来构建绝热环境。电子、磁振子、晶格均可导热，晶格作为固体材料最基本的导热载体，声速越大，热导率也越大。

金属所沈阳材料科学国家研究中心功能材料与器件研究部的科研人员与合作者一同发现，层状晶体CuP2具有与经典半导体材料GaAs相仿的声速，但热导率却低一个数量级，室温下约为4Wm-1K-1。针对这一反常行为，科研人员利用非弹性中子散射技术系统研究了该晶体的晶格动力学，从原子层次揭示了这一反常行为来源于Cu原子对的弱键合局域振动模式（rattling振动模）。利用美国橡树岭国家实验室散裂中子源（SNS）的衍射仪POWGEN，金属所科研人员研究了材料的晶体结构。CuP2具有层状结构，P原子构成的网络和Cu原子层交替排列。特别地，Cu原子两两形成了孤立的原子对，原子对间距离较远。用日本高能同步辐射装置（SPring-8）的BL04B2谱仪，获得了材料的对分布函数，分析表明该体系不存在原子无序，从而排除了原子无序对声子的散射作用。科研人员生长了大块单晶，综合运用澳大利亚核科技组织（ANSTO）的飞行时间谱仪Pelican和热中子三轴谱仪Taipan，选定（200）、（022）和（111）三个布里渊区，系统研究了材料的晶格动力学，实验得到的色散关系与第一性原理计算结果完全吻合。

文献链接：

Dimer rattling mode induced low thermal conductivity in an excellent acoustic conductor, Nature Communications, 2020

https://doi.org/10.1038/s41467-020-19044-w

原文链接：

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来源：gh_d06fa4463e84 今日新材料

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