西南交大倪宇翔副教授团队连续在物理顶级期刊发表研究成果

西南交通大学 2020-08-18

近日，西南交通大学物理科学与技术学院雏鹰学者倪宇翔副教授课题组在纳米结构对材料声子热传导的调控机理研究方面取得一系列进展，连续在Physical Review B上发表2篇研究论文。Physical Review B由美国物理学会（APS）出版，是凝聚态理论方面最有影响力和最权威的期刊，是自然指数（Nature Index）收录的全球82个顶级期刊之一。

导热性质是材料的重要物理性质之一。在高温隔热涂层和热电转换等方面的应用中，需要材料具有极低的热导率。倪宇翔副教授研究团队采用分子动力学模拟的方法，利用声子的波粒二象性，提出了抑制纳米线热传导的新的物理机制，为高温隔热材料和热电材料的结构设计提供了新的思路和理论依据。

从声子的波动性出发，提出了一种新颖的表面螺纹共振器来降低硅纳米线的热导率。分子动力学模拟的结果表明硅纳米线的热导率和声子透射谱随着表面螺纹的周期密度的增加而减小，当表面螺纹的周期密度较大时可以将硅纳米线的热导率减小35.8%，远远大于传统声子共振器纳米墙（11.9%）和纳米柱（14.9%）对热导的降低效果。声子透射谱表明了在整个频率范围内声子的传输都受到了阻碍。声子色散关系，群速度和声子能量空间分布都证实了在具有表面螺纹的硅纳米线中发生了声子共振效应。该结构与中国古代建筑中的“金龙盘柱”类似，盘旋的螺纹绕着纳米线，对其导热性质产生了重要的影响。

·论文链接：

https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.101.205418

从声子的粒子性出发，探究了螺型位错对硅锗超晶格纳米线中声子输运产生的影响。该工作是对倪宇翔副教授前期工作[Phys. Rev. Lett. 113, 124301 (2014)]的延伸和拓展。研究表明螺型位错对不同周期长度的超晶格纳米线的声子传输有不同程度的抑制作用，其效果取决于相干声子波包的宽度与超晶格周期长度的相对大小。与单一组分纳米线相比，在超晶格纳米线中，螺型位错会引起界面原子滑移，导致界面处成键发生改变，从而降低声子的群速度。

·论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.100.075432

上述研究得到了国家自然科学基金面上项目、四川省国际科技合作与交流研发项目，以及中央高校基本业务费的资助。硕士研究生胡松、孙博，博士研究生张宏岗是论文的第一作者，倪宇翔副教授是论文的通讯作者。西南交通大学物理学院为论文的第一单位。

内容来源：物理科学与技术学院

信息员：王静雅

本期编辑：交大新媒体中心魏钰泓

头图尾签设计：姜日琪蒋硕匀

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