Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

Forskere introducerer relaxoner for at hjælpe med at beskrive varmestrømmen gennem nogle krystaller

Phonon udbreder sig gennem et firkantet gitter (atomforskydninger stærkt overdrevet). Kredit:Wikipedia

Et team af forskere med École Polytechnique Fédérale de Lausanne i Schweiz har introduceret en ny vibrationstilstand kaldet en relaxon til området for varmeledningsteori for at beskrive den måde, varme strømmer gennem nogle krystaller. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgang X , holdet beskriver deres nye model, og hvor godt den fungerede, når den testede den med to bestemte krystaller.

I mange år, fysikere har brugt fononer til at hjælpe med at beskrive, hvordan varme bevæger sig gennem krystaller. Termisk ledningsevne sker via to processer:spredning mellem fononer på grund af atomare vibrationer og forstyrrelser af gitteret. Denne metode har vist sig at være ret nøjagtig til at forudsige, hvordan varme vil blive ført gennem mange krystaller, men for nogle det har slet ikke fungeret godt. I denne nye indsats, forskerne tilføjede en ny vibrationstilstand, afslappende, for at forbedre resultaterne for sådanne krystaller.

slapper af, de forklarer, kommer fra koordinatrammeændringer, der er anderledes end for fononer - de henfalder til en ligevægtspopulation over en veldefineret levetid. Forskerne testede deres nye model ved at anvende den på to materialer:grafen og silicium. I silicium, forskerne fandt resultater inden for 2 procent af dem, der blev udført ved hjælp af standardfononmetoden, demonstrerer succes. Med grafen, forskerne fandt forskellige resultater - det læste 8 gange højere end det, der blev fundet ved brug af standardfononmetoden, som stemte overens med beregninger udført forud for testning, indikerer, at det var en bedre tilgang. Dette tyder på, at den nye metode tilbyder et bedre middel til at forudsige termisk ledningsevne, når man laver objekter ved hjælp af grafen og måske andre krystaller. Tilføjelse af relaxons er, i en vis forstand, tilbyder en ny måde at forestille sig, hvordan varme ledes gennem visse typer krystaller.

Tilføjelse af relaxoner til området for varmeledning, holdet noterer, har implikationer for fremtidige teoretiske studier - det kunne bruges, måske, i arbejde relateret til fortolkning af hydrodynamisk transport, at tilbyde et nyt middel til at lave forudsigelser. Den nye model vil sandsynligvis også have en indvirkning på eksperimentel forskning, især i middel fri vej spektroskopi, et nyt felt, hvor forskere søger at isolere virkningen af ​​bærere med forskellige gennemsnitlige frie veje til ledningsevne.

© 2016 Phys.org




Varme artikler