强轨迹-晶格耦合效应导致单晶BaTiS3产生自发对称破缺,形成了一种极为稀有的一维有序、二维无序的三维晶体结构。
这种共同的微观结构使高对称单晶在热输运方面表现出失常特性:面内出现非晶规则,面外则表现为晶体规则。
资料的热导率是衡量其导热功能的要害目标,也是资料科学各应用领域中固体资料的重要根底特性之一。在凝聚态物理中,晶体一般具有长程有序的结构,高温时热输运首要受声子-声子非谐散射进程影响,热导率随温度添加一般表现为温度倒数下降的联系,而非晶资料因为原子摆放无序,其热导率随温度上升而增大。
但是,何佳清团队发现,简略高对称晶体BaTiS3打破了传统凝聚态物理的既有认知规则:虽然其原子摆放出现长程有序状况,却一起展现出非晶(面内)和晶体(面外)的热传导特性。他们从轨迹-晶格耦合的视点提醒了这一现象的物理来历,该发现不只拓宽了凝聚态物理的根底理论认知鸿沟,也为新资料开发供给了重要的科学启示。
研讨团队根据晶格动力学理论计算了声子色散,发现BaTiS3高对称结构不稳定,结构会自发产生对称破缺。此外,研讨团队从微观标准上证明了轨迹与晶格之间的耦合效应是高对称结构产生自发对称破缺的根本原因。
随后,他们凭借神经演化机器学习势,训练了BaTiS3的原子间彼此作用势,并运用由该机器学习势驱动的非平衡分子动力学办法,理论猜测了100至300开尔文温度区间内BaTiS3的面内与面外热导率。研讨之后发现,无论是理论猜测仍是试验丈量所得的面内热导率,均出现出随同温度上升而表现出相似非晶资料的改变趋势;而面外热导率,则展现出典型的、随温度上升而下降的晶体热导率改变特征。
研讨人员经过理论猜测与试验丈量的彼此验证,明晰地提醒了强轨迹-晶格耦合效应对晶体结构及热导率的影响。这一发现对阐释高对称晶体中部分无序及失常的热输运现象具有极端严重指导意义,一起为优化和寻觅功能优异的新式热电资料提出了立异思路。(来历:我国科学报 刁雯蕙)