Quantum model of phonon transport and heat conductivity in carbon nanoclusters and nanotubes
建立了一个复近似声子量子离散模型（PQDM），用于描述锯齿形和扶手椅形两种零手性碳纳米结构中声子的动力学、动力学和统计特性。该模型允许将与其他子系统（电子、光子、杂质和缺陷）的相互作用纳入纯声子问题。我们预测平面C-结构是几何稳定的，在强电场作用下可以桥接极间空间.得到了碳纳米管广义热导率方程的精确解。分析了管内的温度分布。提出了强相互作用时的对角化方法。结果表明，热导率随声子平均自由程（PMFP）的增大呈二次函数关系。计算了碳直线管的热容和熵随温度的变化关系。我们的理论方法解释了碳和类碳材料中良好TC的性质，即软振动分支（在热能下具有高态密度的低频径向呼吸模式声子）的存在伴随着结构硬度（高频$ϕ$ -和z-分支）提供大PMFP。计算了周围介质中高导通道的TC系数。分析了导热阻尼的机理.两种竞争趋势在中温（100-300）K产生TC最大值。结果表明，有效热导率随纳米管浓度的增加呈强非线性增长。结果表明，扶手椅型纳米管插入介质或其涂层的聚乙炔分子显着改变径向呼吸声子的结构。
2003-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality- and thickness-dependent thermal conductivity of few-layer graphene: a molecular dynamics study
采用非平衡分子动力学方法研究了石墨烯纳米带（1 ~ 8个原子平面）的热导率。我们提出了在少层石墨烯中，室温热导率随层数单调衰减。锯齿型石墨烯在导热性能上的优势只在高温区存在，在多层情况下消失。解释了高频声子谱收缩引起热导率变化的原因。还报道了单层石墨烯比多层石墨烯具有更好的弹道输运性质。
2011-11-24 cond-mat.mes-hall
Reduced thermal conductivity in molecular forests
热在准一维材料中的传播常常表现出矛盾性。虽然诸如纳米线、碳纳米管或聚合物的隔离的Q1DM可以表现出高热导率\k{appa}，但是相同材料的森林显示出\k{appa}的降低。在这里，这些组件的复杂结构阻碍了这一有趣现象的清晰分子图像的出现。我们结合多尺度（粗粒度）模拟与已知的概念，从聚合物物理学和热输运揭开一个通用的（微观）图片\k{appa}减少分子森林。我们发现，一个微妙的平衡之间的键的取向，Q1DM和弯曲振动的持久性长度管理击倒的\k{appa}。
2020-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Reduced Thermal Conductivity of Nanowires and Nanoribbons with Dynamically Rough Surfaces and the "Problem of One-Dimensional Heat Conductors"
我们提出了非谐晶格和动态粗糙表面和边缘的纳米线和纳米带中声子热输运的解析模型和分子动力学模拟。与最近的实验在单晶硅纳米线与粗糙表面的热传输，我们的模型和模拟预测有限的和长度无关的声子热导率在这样的准一维系统，在相反的异常声子热导率相应的动量守恒系统与原子光滑的表面，发散与系统长度。在我们的模型中，热导率降低的主要原因是在具有动态粗糙表面或边缘层的准一维声子波导中由非谐侧声子导致的纵向声学声子的动量非守恒散射。
2009-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Heat current anticorrelation effects leading to thermal conductivity reduction in nanoporous Si
当前的纳米结构化策略集中在增加声子散射和减少整个光谱的声子的平均自由程。例如，在纳米多孔硅材料中，边界散射显著降低了热导率。在这项工作中，我们确定了一个不寻常的反射相关的镜面声子散射效应，这可能会导致额外的减少高达80%的特定纳米多孔几何形状的热导率。我们进一步发现的证据表明，这种效果有其起源于热捕获之间的大孔与狭窄的脖子。当热量被捕获在孔隙之间时，声子经历多次镜面反射，使得它们对热导率的贡献部分地被取消。我们发现这种效应在低温下取决于波矢。我们使用大规模的分子动力学模拟，波包分析，以及一个分析模型，以说明的关系效应，评估其对热导率的影响，并详细说明如何可以控制操纵纳米多孔材料中的声子输运。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of one-dimensional carbon-boron nitride van der Waals heterostructure: A molecular dynamics study
研究范德华异质结中的热输运问题，对于它们的广泛应用具有重要的科学意义和实际意义。本文采用分子动力学模拟系统地研究了碳纳米管和氮化硼纳米管组成的一维异质结构的热导率。热导率被发现有很强的依赖于温度，长度和直径。此外，轴向应变和范德华相互作用的强度被证明能够调制热导率高达约43%和37%，分别。此外，还研究了组分纳米管的手征性对热导率的影响。这些结果解释的基础上晶格动力学的见解。这项工作不仅提供了可行的策略来调制热导率，而且还增强了对一维异质结构中声子输运基本物理的理解。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall
Heat conductivity in the presence of a quantized degree of freedom
本文提出了一个具有量子化自由度的模型来研究准一维系统中的热输运。我们的模拟揭示了三种不同的温度制度。特别地，中间状态的特征在于热导率，其温度指数$γ$远大于通常在具有点状颗粒的系统中发现的1/2。动力学研究表明，在这一制度的非均分行为的发生。此外，相应的庞加莱截面也显示出明显的特征图案，完全不同于点状粒子的情况。
2006-09-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Tuning the thermal conductivity of graphene nanoribbons by edge passivation and isotope engineering: a molecular dynamics study
采用经典的分子动力学模拟，研究了氢钝化和同位素混合物（随机或超晶格分布）对矩形石墨烯纳米带（尺寸为几纳米）热导率的影响.我们发现，热导率大大降低了边缘H钝化。我们还发现同位素混合可以降低热导率，超晶格分布比随机分布引起的降低更多。这些结果可用于纳米工程的热传输和热管理使用GNRs。
2010-08-06 cond-mat.mes-hall
Crystalline Polymers with Exceptionally Low Thermal Conductivity Studied using Molecular Dynamics
由于沿着主链的共价键的有效热传导，半结晶聚合物已经显示出与无定形本体聚合物相比具有大大增加的热导率。然而，聚合物的固有热导率的机制仍然在很大程度上未被探索的热传输已在相对较少的聚合物进行了研究。在这里，我们使用分子动力学模拟来研究热传递在聚苯乙烯，一种聚合物，可以合成的半结晶形式，使用溶液加工。我们发现，即使是完美的结晶聚苯乙烯具有非常低的热导率附近的非晶极限，由于非常强的非谐散射。我们的计算表明，这种散射足够强，以防止传播声子的形成，而热量则由非传播的，离域的振动模式（称为扩散子）携带。我们的研究结果表明，即使在结晶聚合物，可能是有用的有机热电实现固有的低热导率的机制。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall
Substrate-induced reduction of graphene thermal conductivity
我们发展了支撑石墨烯的热导率理论，解释了无定形衬底引起的无序上的相干声子散射。我们推导出的格林函数方法的框架内的平面和平面外的声子的光谱。利用分子动力学模拟对SiO_2 $_2$衬底上的石墨烯进行了模拟，得到了该理论的能量参数。导热系数由玻尔兹曼输运方程计算。我们发现，与衬底的相互作用大大降低了声子的寿命，并完全抑制了ZA声子的热导率的贡献。其结果是，总导热率降低了几倍，这与现有的实验数据观察到的趋势相匹配。所考虑的效果对于管理石墨烯基电子器件的热性质是重要的。
2017-03-02 cond-mat.mes-hall
Beyond Stefan-Boltzmann Law: Thermal Hyper-Conductivity
我们证明了双曲型超材料中光子态密度的宽带发散导致辐射热传递的巨大增加，超过了Stefan-Boltzmann定律所设定的极限。由此产生的辐射热“超传导性”可以接近甚至超过常规固体中通过电子和声子的热导率。
2011-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The Role of Chaos in One-Dimensional Heat Conductivity
研究了具有不同混沌度的准一维气体模型中的热传导问题。计算结果表明，当通道混沌足够强时，热导率$κ$与系统尺寸无关。研究了混沌信道和非混沌信道的不同扩散行为。对热传导发散指数$α$和扩散指数$β$的计算结果与公式$α=2-2/β$一致。通过数值计算和解析方法研究了温度分布，结果表明，对于非混沌和混沌两种情况，温度跃变主要是由超扩散引起的，而对于后者，有限尺寸对$β$的值有显著影响.
2004-12-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Specular Reflection Leads to Maximum Reduction in Thermal Conductivity
在既定的工作，使用漫表面散射的机制，以降低热导率，我们表明，最大的减少热传导的薄膜是通过镜面散射。我们的研究结果创建了一个新的范例，热传导操作，因为光滑的表面，与粗糙的表面相比，被证明是更有效地抑制热传导。
2018-10-17 cond-mat.mes-hall
Simultaneous Evaluation of Heat Capacity and In-plane Thermal Conductivity of Nanocrystalline Diamond Thin Films
随着宽带隙电子器件在尺寸减小和功率处理能力方面的持续进步，散热已经成为一个重要的问题。为了缓解这一问题，化学气相沉积（CVD）金刚石已被证明是通过直接生长到晶体管衬底上来对这些器件进行热管理的有效解决方案。功率和射频（RF）电子器件的一个关键方面涉及瞬态开关行为，这突出了在建模和预测器件瞬态响应时理解热容和热导率的温度依赖性的重要性。由于CVD金刚石与电子器件界面附近的微观结构复杂，很难同时测量这两种性能。在这项工作中，我们使用时域热反射（TDTR），同时测量面内热导率和热容的1 μ m厚的CVD金刚石膜，也使用泵作为一个有效的加热器进行温度相关的测量。结果表明，在302 ~ 327 K的温度范围内，金刚石的面内热导率变化不大，平均为103 W/m/K，而比热容在同一温度范围内具有很强的温度依赖性，与文献中天然金刚石的比热容数据相吻合。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Molecular dynamics simulations of thermal conductivity and spectral phonon relaxation time in suspended and supported graphene
我们进行分子动力学（MD）模拟与声子谱分析，旨在了解二维（2D）的热输运悬浮和支持石墨烯。在平衡态分子动力学模拟的框架内，我们进行了光谱能量密度（SED）分析，以获得各个声子模式的寿命。然后计算每模对热导率的贡献，以获得300-650 K温度范围内的晶格热导率。与之前的研究相比，我们的研究结果表明，在室温下，在悬浮单层石墨烯（SLG）中，面外声学（或ZA）分支对热导率的贡献约为25-30%。当SLG置于非晶SiO2衬底上时，其热导率降低。这种减少是由于在所有的声子模式在基板的存在下的散射加强。其中，ZA模式受到的影响最大，其对热导率的贡献降低到15%左右。因此，热输运是占主导地位的面内声学声子模式的支持SLG。
2011-11-20 cond-mat.mes-hall
Superior thermal conductivity of poly (ethylene oxide) for solid-state electrolytes: a molecular dynamics study
固态锂离子电池（SSLIB）由于其更好的性能和安全性而被认为是新一代的储能装置。聚氧化乙烯（PEO）基材料成为固体电解质的最佳候选材料之一，而其导热性对电池内部的散热至关重要。本文采用分子动力学模拟研究了PEO的导热性能。通过提高有序度，取向结晶PEO的室温热导率高达60 W/m-K，比非晶结构的热导率（0.37 W/m-K）提高了两个数量级。有趣的是，有序结构的热导率显示出显着的逐步负温度依赖性，这是由于温度引起的形态变化。我们的研究提供了有用的见解的基本机制，管理PEO的热导率，但不妨碍离子传输，这可用于热管理和进一步优化的高性能SSLIB。
2018-11-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Direction dependent thermal conductivity of monolayer phosphorene: parameterization of Stillinger-Weber potential and molecular dynamics study
一个Stillinger-Weber原子间相互作用势参数化磷烯。它很好地再现了晶体结构，结合能和声子色散的第一性原理计算预测。磷烯的热导率进一步探讨了平衡分子动力学模拟采用的潜在参数的最佳设置。在室温下，沿锯齿形和扶手椅方向的本征热导率分别为约152.7和33.0 W/mK，具有大的各向异性比为5。磷烯的热导率具有显着的方向依赖性，与以前的报道一致，主要是由于晶格动力学计算揭示的声子群速度的强各向异性和声子寿命的弱各向异性。此外，Z字形和扶手椅方向的有效声子平均自由程分别为141.4和43.4nm。
2015-05-26 cond-mat.mes-hall
Silicon on a graphene nanosheet with triangle- and dot-shape: Electronic structure, specific heat, and thermal conductivity from first-principle calculations
利用密度泛函理论研究了单层石墨烯纳米片中硅的电子结构、比热和热导率。研究了石墨烯中两种不同形状的替代Si掺杂，三角形和点状。石墨烯纳米片的硅掺杂，其中硅原子以三角形配置排列在邻位和对位，打开了将片转变为半导体材料的带隙。带隙的打开是由硅和碳原子之间的排斥力的存在引起的，其降低了费米能周围的态密度。因此，系统的比热和导热率被抑制。对于掺杂有硅原子的点状配置的石墨烯纳米片，在邻位、Meta位和对位处，价带穿过费米能级。这种掺杂配置增加了费米能级处的态密度，但移动电荷在硅原子周围离域并减少。结果，比热和导热率提高。硅取代掺杂的石墨烯纳米片可以有益于光致发光，并且可以通过控制底层原子系统的几何构型来进一步改善太阳能电池器件。
2019-08-28 cond-mat.mes-hall
Enhanced thermal conductivity in percolating nanocomposites: a molecular dynamics investigation
在这项工作中，我们提出了一个分子动力学调查的热输运在二氧化硅-氮化镓纳米复合材料。发现晶体体积分数大于5%的热导率的令人惊讶的增强，这不能通过有效介质方法来预测，甚至不包括渗滤效应，该模型系统地导致有效热导率的低估。相反，如果假设有效体积分数比实际体积分数大两倍，则可以再现该行为，这转化为比通常更强的渗滤效应。这种情况可以理解为夹杂物之间的声子隧穿，增强了所有粒子的等取向。实际上，如果引入取向差，则热导率强烈降低。我们还表明，一个膨胀的纳米复合材料显然站在一个不同的位置比其他nanocomopsites，其中热传输是domimnated的界面散射，和参数，如界面密度发挥了重要作用，从我们的情况不同。
2018-10-19 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of intrinsic semiconductor at elevated temperature: role of four-phonon scattering and electronic heat conduction
虽然使用基于第一性原理的玻尔兹曼输运方程方法来预测晶体半导体材料的热导率已经是常规的，但该方法的有效性很少在高温条件下进行测试。以往的研究大多只关注声子的贡献，而忽略了电子部分。同时，由于忽略了四声子散射、声子重整化和热膨胀等因素，对声子输运的处理不够严格。本文采用Boltzmann输运方程研究了体硅中的高温热传导，同时考虑了声子和电子的影响，并探讨了以往高温热传导研究中缺失部分的作用。对于声子输运，当温度高于700 K时，四声子散射显著降低了热导率，而声子重整化和热膨胀对声子热导率的影响可以忽略不计.第一性原理计算的电子热导率的双极贡献首次实现。在1500 K时，超过25%的热量由电子传导。计算的硅的总热导率忠实地再现了测量数据。该方法有望应用于其他高温功能材料，其结果可以作为基准，有助于解释高温声子和电子输运现象.
2020-03-04 cond-mat.mes-hall
Thermal Conductivity and Thermal Rectification in Graphene Nanoribbons: a Molecular Dynamics Study
我们已经使用分子动力学来计算对称和不对称的石墨烯纳米带（GNRs）的热导率的几个纳米的大小（高达~4 nm宽和~10 nm长）。对于对称纳米带，计算的热导率（例如，对于1.5 nm { \times } 5.7 nm锯齿形GNR，在400 K下约为2000 W/m-K）与石墨烯的实验测量值处于相似的数量级。我们研究了边缘手性的影响，发现锯齿形边缘的纳米带具有明显更大的热导率比扶手椅边缘的纳米带。对于不对称的纳米带，我们已经发现了显着的热整流。在我们研究的各种三角形GNR中，具有扶手椅底边和顶角为30°的GNR给出了最大的热整流。我们还研究了缺陷的影响，发现纳米带中的空位和边缘粗糙度可以显着降低热导率。然而，即使在存在边缘粗糙度的情况下，也观察到大量的热整流。
2010-08-07 cond-mat.mes-hall
Measuring the thermal conductivity and interfacial thermal resistance of suspended MoS2 using electron beam self-heating technique
建立一种新的技术或将现有的热测量和热电测量技术扩展到更具挑战性的系统是探索各种材料和系统的热性能和热电性能的重要任务。瓶颈在于测量接触热阻的挑战。采用电子束自加热技术，推导了悬浮二硫化钼（MoS 2）带的本征热导率和接触热阻，并计算了少层MoS 2与Pt电极间的界面热阻。测得的MoS 2的室温热导率约为30 W/mK，而估算的界面热阻约为2*10-6 m2 K/W。我们的实验扩展了这一技术在研究悬浮层状带的热性质的应用中的一个有用的分支，并且在研究不同的二维异质结的界面热阻方面具有潜在的应用。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of molybdenum disulfide nanotube from molecular dynamics simulations
单层二硫化钼（SLMoS 2）是一种具有本征带隙和高电子迁移率的半导体材料，由于其独特的电学、光学、力学和热学性质而受到人们的广泛关注。近年来，人们对SLMoS 2的导热性能进行了广泛的研究，但对二硫化钼纳米管（MoS 2NT）的研究较少。本文研究了温度、尺寸和应变对MoS 2NT热导率的综合影响。在锯齿形纳米管的热导率中发现了手征性相关的应变效应，其中声子群速度可以被应变显著降低。结果表明，在200 ~ 400 K范围内，热导率与温度呈~T-1关系，在10 ~ 320 nm范围内，热导率与长度呈~L \b{eta}关系。这项工作不仅提供了可行的策略来调节MoS 2NT的热导率，但也提供了有用的见解的基本机制，管理的热导率，这可用于在光学，电子和热电器件的低维材料的热管理。导论.
2019-06-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Heat transport in Weyl semimetals in the hydrodynamic regime
该研究分析时间反演破缺 Weyl 半金属在流体动力学区的电热输运，揭示 Seebeck 效应、反常 Hall 电导率及化学势对纵向和横向 Lorenz 比的调控规律。
2023-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.flu-dyn
An extensive thermal conductivity measurement method based on atomic force microscopy
本文提出一种在AFM上实现的测辐射热测温法，利用悬空样品区段的针尖局部热交换与电阻变化建模提取热导率，可在约20 nm分辨率和0.2 K扰动下覆盖扩散、弹道及宽温区低维材料。
2025-01-30 cond-mat.mes-hall
A General Algorithm For Determining The Conductivity Zeros In Large Molecular Nanostructures: Applications To Rectangular Graphene Sheets
本研究提出一种基于逆图方法的通用算法，用于确定矩形石墨烯片等大分子纳米结构的电导率零点，揭示两类格林函数零点对应不同外无序响应的电导抵消特性，并探讨其潜在应用。
2025-05-20 cond-mat.mes-hall
