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該研究還確定了能量轉(zhuǎn)換的理想溫度，它還提供了基本的科學(xué)見(jiàn)解，可用于協(xié)助研究人員創(chuàng)造具有更好的熱電性能的新材料。

熱電材料是清潔能源技術(shù)的關(guān)鍵。研究人員利用中子散射發(fā)現(xiàn)了有關(guān)聲子重整機(jī)制的細(xì)節(jié)。這是一個(gè)量子力學(xué)過(guò)程，解釋了兩種常見(jiàn)熱電材料超低的熱導(dǎo)率。這些發(fā)現(xiàn)可能有助于研究人員為更有效的熱電設(shè)備創(chuàng)造材料。它也將有助于改善可再生能源轉(zhuǎn)換技術(shù)。

熱電技術(shù)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，它們是可以減輕氣候變化影響的清潔能源技術(shù)組合之一。熱電的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是其相對(duì)較低的效率和有限的可用材料數(shù)量。為了設(shè)計(jì)更高效率的材料，科學(xué)家們需要從根本上了解實(shí)現(xiàn)超低熱導(dǎo)率的機(jī)制。

為了解決這個(gè)長(zhǎng)期存在的科學(xué)難題，杜克大學(xué)的研究人員采用中子散射實(shí)驗(yàn)，并輔以其他技術(shù)，來(lái)探測(cè)典型的熱電材料，將硫（S）和硒（Se）結(jié)晶成二元體的SnS和SnSe。

通過(guò)使用位于橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的能源部（DOE）用戶設(shè)施 - 輻照中子源和高通量同位素反應(yīng)堆的先進(jìn)中子散射儀器，研究人員在150K到1050K的寬廣溫度范圍內(nèi)測(cè)量了結(jié)構(gòu)變化和聲子光譜，揭示了800K時(shí)的一個(gè)轉(zhuǎn)變，即原子間距在一個(gè)方向上擴(kuò)大，但在其他方向上收縮。

動(dòng)態(tài)測(cè)量還提供了關(guān)于過(guò)渡期原子振動(dòng)頻率急劇下降的關(guān)鍵信息，這也是熱傳導(dǎo)減少的原因。這項(xiàng)工作還表明，觀察到的聲子行為可能存在于許多其他具有類(lèi)似相變的材料中，如鹵化物過(guò)氧化物、氧化物鐵電體或接近不穩(wěn)定的熱電體，這大大拓寬了能源轉(zhuǎn)換材料的可能性庫(kù)。

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