汉同

2017-03-17 | 前沿

麻省理工学院用量子力学方法研究晶体的热电特性

【据mit网站2017年3月15日报道】麻省理工学院的最新研究揭示了晶体位错(材料中常见的缺陷类型)是如何在微观的量子力学水平上影响通过晶体的电和热传输的。晶体中的位错是其中原子以完全相同的间距重复排列的晶格有序三维结构被破坏的地方,效果就好像刀已经切过水晶,然后碎片被粘在一起,从它们原来的位置歪斜。这些缺陷对声子(晶格振动的模式)具有强烈的影响,晶格振动的模式对通过晶体行进的热和电的性质起作用。但是精确理解位错-声子的相互作用的机理很困难并存在争议,这减缓了使用位错来定制材料的热性质的进展。研究团队已经能够了解这些交互作用的重要细节,这将有助于未来有可能以此来开发热电装置和其他电子系统,其研究结果发表在杂志“纳米快讯”(Nano Letters)上,由Mingda Li研究员、机械工程系主任Gang Chen教授、研究所教授Emerita Mildred Dresselhaus和其他5人合著。“规则晶体中的原子不规则性”的位错是晶体中非常常见的缺陷,并且它们影响到例如通过硅微芯片散热或者如何很好地使电流流过硅太阳能电池板。新的发现可能影响到寻找更好的热电材料,可以将热转换为电,能用于废热发电,或为汽车座椅提供一台加热器。热电系统还可以为冷饮柜提供冷却。研究团队通过将其看作是一种称为dislon的新量子力学物体,能够解释位错应变场特性。“通过使用冶金方法来设计材料中位错的结构,类型和位置,将这与量子力学处理的二次电子相互作用结合起来可以产生新的策略来优化材料。这项工作得到了由美国能源部基础能源科学办公室资助的能源前沿研究中心S3TEC和美国国防部国防高级研究项目局的支持。

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原文链接:mit网站
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