2017年8月1
研究人员最近发现,集体效应在一种晶体半导体阻止大部分的传热和保留高导电性。据研究人员介绍,这是一个罕见的结合能力,减少热量的积累在电子设备和涡轮发动机,除了其他潜在应用。
活泼的金属卤化物钙钛矿的结构:碘化铯锡(左)和铯碘化铅(右)。信贷:伯克利实验室/加州大学伯克利分校。
为首的一个研究小组从美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)出土的这些惊人的属性在一个家庭的材料称为金属卤化物钙钛矿,这被认为是有利于未来的电子显示屏,太阳能电池板,电子冷却和欧洲杯足球竞彩纳米激光器。
这些相互依赖的热量和电特性,即“热电”特征,观察在纳米线由碘化铯锡(CsSnI3)。材料被发现拥有最低水平的导热材料,有一个连续的晶体结构。欧洲杯足球竞彩
科学家称,相比传统热电材料如硅锗,这种单晶材料可以更容易在大量合成。欧洲杯足球竞彩
其属性源自晶体结构本身。这是一个原子的现象。
Woochul李,伯克利实验室的博士后研究员、该研究的第一作者
这项研究发表在《美国国家科学院学报》31日欧洲杯线上买球圣2017年7月。这些都是最初报道结果关于这个单晶材料的热电性能。
在此之前,科学家们认为,材料的热特性是由于内部的震动的“笼”原子晶体结构的材料,还注意到在其他材料。欧洲杯足球竞彩活泼的可以协助打断热量在材料的转移。
我们最初认为这是铯原子,一个沉重的元素,移动的材料。
资深教员Peidong杨伯克利国家实验室的科学家的材料科学部门领导了这项研究欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
杰弗里•格罗斯曼从麻省理工学院的科学家,然后进行了一些理论研究和计算机模拟,有助于解释该研究小组的观察。团队还雇佣了伯克利实验室的分子铸造,专门从事纳米尺度研究中,这个研究。
”我们相信在本质上是一个活泼的机制,不仅与铯。它摇摇晃晃的总体结构;这是一个集体作响,”杨说。”卡嗒卡嗒的机制与晶体结构本身”,并不是造成由于集群的微小晶体的笼子里。”这是原子运动进一步表示,“杨。
材料的晶体结构内部,一个原子的距离以一个集体的方式另一个是减少和增加,阻止热量很容易转移。
然而,随着材料的结构是由有序和单晶的,电流仍然可以通过材料尽管集体作响。它的导电性是类似于平静的水下潜艇移动平稳电流。相比之下,其导热系数是类似于帆船旅行表面风大浪急的海面。
根据杨,热电材料的两个主要用途是在冷却和热转换成电流。欧洲杯足球竞彩特别是对于CsSnI3、冷却功能,例如,涂层协助冷却电子相机传感器,可以很容易地实现对heat-to-electrical变换,杨补充说。
一个主要的困难是,水和空气的材料是非常被动的,因此它需要一个封装或保护涂层能够在设备操作。
根据杨,CsSnI3最初确定半导体许多年前。然而,直到最近它再次显示了它的各种独特的属性。”这是一个惊人的金矿的物理属性指出:“杨。
为了计算材料的导热系数,研究小组CsSnI连接3纳米线两端micro-islands的锚固材料,在micro-islands充当温度计和加热器。团队加热一个micro-island和准确计算纳米线传递热量的方式到另一个岛。
他们也使用扫描电子显微镜来精确测量纳米线的尺寸,这是用来计算一个准确的测量材料的导热系数。研究者重复了这个实验使用多个不同的纳米线材料和不同纳米线样品比较热电特性和验证热导率计算。欧洲杯足球竞彩
下一步是合金材料(碘化铯锡)。这可能提高热电性能。
Woochul李,伯克利实验室的博士后研究员、该研究的第一作者
此外,类似于电脑芯片制造商的方式注入一系列元素硅晶片来增强他们的电子特性,或即“兴奋剂”,研究人员希望使用类似的方法彻底使用半导体材料的热电性能。根据杨,这是一个相对被知晓为这种类型的材料领域。欧洲杯足球竞彩
其他科学家从伯克利实验室材料科学部门和分子铸造,卡夫能源纳米科学研究所加州欧洲杯足球竞彩大学伯欧洲杯线上买球克利分校,伯克利实验室和加州大学伯克利分校的化学是研究团队的一部分。
分子铸造是一个美国能源部科学办公室用户工具,提供免费访问超现代的设备和多学科精通纳欧洲杯线上买球米科学来访人员来自全球各地。2020欧洲杯下注官网
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