聚焦：科学家们在热电材料的转换过程中发现了明显的原子行为

(资料图)

该研究还确定了能量转换的理想温度，它还提供了基本的科学见解，可用于协助研究人员创造具有更好的热电性能的新材料。

热电材料是清洁能源技术的关键。研究人员利用中子散射发现了有关声子重整机制的细节。这是一个量子力学过程，解释了两种常见热电材料超低的热导率。这些发现可能有助于研究人员为更有效的热电设备创造材料。它也将有助于改善可再生能源转换技术。

热电技术将热能转化为电能，它们是可以减轻气候变化影响的清洁能源技术组合之一。热电的一个主要挑战是其相对较低的效率和有限的可用材料数量。为了设计更高效率的材料，科学家们需要从根本上了解实现超低热导率的机制。

为了解决这个长期存在的科学难题，杜克大学的研究人员采用中子散射实验，并辅以其他技术，来探测典型的热电材料，将硫（S）和硒（Se）结晶成二元体的SnS和SnSe。

通过使用位于橡树岭国家实验室的能源部（DOE）用户设施 - 辐照中子源和高通量同位素反应堆的先进中子散射仪器，研究人员在150K到1050K的宽广温度范围内测量了结构变化和声子光谱，揭示了800K时的一个转变，即原子间距在一个方向上扩大，但在其他方向上收缩。

动态测量还提供了关于过渡期原子振动频率急剧下降的关键信息，这也是热传导减少的原因。这项工作还表明，观察到的声子行为可能存在于许多其他具有类似相变的材料中，如卤化物过氧化物、氧化物铁电体或接近不稳定的热电体，这大大拓宽了能源转换材料的可能性库。

了解更多：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-18121-4