Селенидный фонон

15.12.2015

Термоэлектрики - материалы, которые превращают тепло в электричество. Для этого нужно, чтобы одна сторона такого материала была существенно теплее, чем другая, то есть он должен плохо проводить тепло, а электричество - хорошо. Обычно эти два свойства связаны: чем выше теплопроводность, тем выше проводимость, и наоборот. Перспективным материалом среди термоэлектриков считают селенид олова: у него оба свойства оказались разъединены. А почему, не ясно.

Для разгадки этой тайны исследователи из Окриджской национальной лаборатории Минэнерго США во главе с Оливером Деларе использовали суперкомпьютер, чтобы строить модели, и нейтронный источник окриджского реактора - по картине рассеяния пропущенных через образец нейтронов можно проследить за колебаниями кристаллической решетки. Они в этом деле главные: именно кванты таких колебаний - фононы - переносят тепло в твердом теле, и на них же рассеиваются электроны.

Обычно атомы колеблются гармонически - с равной амплитудой в каждую сторону от узла решетки. Такие гармонические фононы путешествуют без взаимодействия. Но если появляется ангармонизм - в одну сторону при каждом колебании атом отклоняется сильнее, чем в другую, тогда фононы начинают взаимодействовать и вязнуть друг в друге. Как оказалось, у селенида олова при температуре меньше 810оС наблюдается очень сильный ангармонизм колебаний: решетка ведет себя подобно мехам аккордеона. Из-за этого фононы быстро вязнут и не могут обеспечить выравнивание температуры.

Термоэлектрики - важнейший материал XXI века: считается, что с их помощью удастся не только создавать бесшумные экономные холодильники или элементы для утилизации тепла Солнца, но и собирать те 60% тепла, которые бессмысленно рассеивают в окружающей среде созданные человеком устройства. Нестабильность решетки селенида олова подсказывает, в каком направлении следует двигаться при оптимизации таких материалов.

<< Назад: Сонные коровы дают снотворное молоко 15.12.2015

>> Вперед: Микроконтроллеры Renesas RX130 с поддержкой сенсорного управления 14.12.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Сахарный фильтр для воды 17.07.2017 Ученые Северо-Западного университета, штат Иллинойс создали недорогой материал, который удаляет высокотоксичные промышленные загрязнения из воды. Материал для фильтрации воды несет в себе бета-циклодекстрин, естественную био-возобновляемую молекулу сахара, полученную из кукурузного крахмала. Циклодекстрин превращается в полимер, соединяясь воедино с другой молекулой, за счет этого и проходит процесс очищения, при том чуть более надежный и агрессивный, чем та же технология с множеством слоев или активированным углем. Данный метод разрабатывался преимущественно для борьбы с токсичной перфтороктановой кислотой, которая используется в производстве множества вещей, начиная с тефлоновых сковородок и заканчивая телефонами, потому загрязнение этой кислотой встречается наиболее часто. Технологию можно адаптировать и под другие загрязняющие вещества. Для доказательства работоспособности технологии, ученые развели в большом бассейне один миллиграмм кислоты на литр воды. Самые эффективные полимеры могли вытянуть до 95 процентов загрязнений за 13,5 часов. Полимеры в таком фильтре многоразовые, их можно очищать от кислоты при комнатной температуре и помощи метанола.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025