Thermal conductivity reduction by acoustic Mie resonance in nanoparticles
我们评估了纳米颗粒中的声米氏共振对半导体和聚合物复合材料的热导率的影响。通过适当地选择体积模量和密度，并选择纳米颗粒的尺寸，以使Mie共振与热导率谱的主要部分对齐，我们表明，热导率的大幅度降低是可以实现的稀释浓度的纳米颗粒。在半导体合金中，光谱热导率是已知的，我们的模型可以解释以前观察到的热导率急剧下降。然而，由于光谱热导率的不确定性，我们努力评估聚合物复合材料中的声学米氏共振的结果是不确定的。声学米氏共振可用于使热电应用的ZT最大化，因为纳米颗粒的稀加载可降低热导率，而对电导率的影响最小。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall
Record Low Thermal Conductivity of Polycrystalline MoS2 films: Tuning the Thermal Conductivity by Grain Orientation
我们报告了一个创纪录的低热导率在多晶MoS 2通过不同的晶粒尺寸和取向的MoS 2薄膜。通过优化纳米Mo层的硫化工艺参数，可以生长出形貌可调的MoS 2薄膜。热导率提取从拉曼激光功率依赖于悬浮样品的研究。相对于大块（001）单晶，在由水平和垂直取向的晶粒组合形成的多晶样品中获得了0.27Wm-1 K-1的最低热导率值，其达到与碲类似的值。通过分子动力学和有限元方法模拟的分析证实，这种晶粒排列导致较低的晶界电导。我们讨论了这些隔热膜在电子和热电方面的可能用途。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of deformed carbon nanotubes
利用非平衡分子动力学方法研究了四种变形碳纳米管的热导率。研究表明，不同的形变对碳纳米管的热性能有不同的影响。对于弯曲的碳纳米管，热导率与弯曲角度无关。然而，热导率随着XY变形而轻微增加，并且随着Z变形而迅速减小。在碳纳米管断裂前，导热系数不随螺旋比的变化而变化，但在临界螺旋比后，导热系数急剧下降。
2011-10-22 cond-mat.mes-hall
Crystal structure dependent thermal conductivity in two-dimensional phononic crystal nanostructures
利用微米尺度的时域热反射法测量了周期为300 nm的正方形和三角形晶格Si声子晶体（PnC）纳米结构的热导率，研究了它们的热声子输运.当周期性在热声子平均自由程的范围内时，圆形纳米孔的放置对热导率具有强烈的影响。三角形晶格具有较低的热导率，其中热导率的差异取决于结构的孔隙率。在约30%的孔隙率下观察到约20%的电导率的最大差异。这种晶体结构依赖的热导率可以通过考虑由交错孔结构产生的局部热通量紊乱来理解。采用蒙特卡罗技术进行了数值模拟，也显示了三角形晶格结构的较低的热导率。除了获得对纳米尺度热声子输运的更深入理解外，这些信息还将有助于设计由纳米图案化产生的高效热电材料。
2015-05-21 cond-mat.mes-hall
Decreased Thermal Conductivity of Polyethylene Chain Influenced by Short Chain Branching
本文研究了短支链对聚乙烯（PE）链热导率的影响。采用反向非平衡分子动力学方法，模拟并比较了纯PE链和PE-乙基链的导热系数。结果表明，支链对降低聚乙烯链的导热系数有积极的作用。PE-乙基链的热导率随着乙基支链的数密度的增加而降低，直到密度变得大于每200个链段约8个乙基，其中热导率饱和为原始PE链的热导率的仅约40%。由于支链的重量不同，不同类型的支链会导致不同的热导率下降，并且重支链会导致比轻支链更低的热导率。该研究为获得具有较低导热系数的聚合物提供了一定的理论指导。
2017-03-30 cond-mat.mes-hall
Thermal Conductivity of Polymers and Their Nanocomposites
聚合物通常被认为是热绝缘体，其应用受到其低热导率的限制。然而，最近的研究表明，某些聚合物具有令人惊讶的高导热性，其中一些与贫金属甚至硅的导热性相当。本文综述了聚合物及其纳米复合材料热传输的实验研究成果和理论研究进展。现有理论的开放性问题和挑战进行了讨论。特别关注的是热传输的机制，在聚合物纳米复合材料/纤维的热导率的增强，以及它们作为热界面材料的潜在应用。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of epitaxial graphene nanoribbons on SiC: effect of substrate
采用非平衡分子动力学方法研究了SiC衬底对外延石墨烯纳米带热导率的影响。结果表明，在热输运过程中，基底与单层GNRs之间存在强相互作用，大大降低了热导率。双层GNR的第二GNR层中，悬浮GNR的热导率特性被很好地保留，其与底层结构具有弱的范德华相互作用。发现面外声子模对由底层结构引起的第二GNR层的热导率变化起关键作用。
2012-02-04 cond-mat.mes-hall
Spatially mapping the thermal conductivity of graphene by an opto-thermal method
在纳米尺度下绘制材料的热传输特性对于优化纳米器件中的热传导至关重要。已经开发了几种方法来确定材料的热导率，其中大多数产生样品的平均值，从而忽略了局部变化的作用。在这里，我们提出了一种方法，通过使用共焦拉曼测温法和有限元计算为基础的拟合过程相结合的空间分辨的评估悬浮石墨烯的热导率。我们通过提取一个原始的悬浮单层石墨烯片和一个用氦离子辐照的石墨烯片的二维热导率图来展示我们方法的工作原理。我们的方法为空间解析其他类型层状材料的热导率铺平了道路。这对于纳米级热电路（例如热二极管）的设计和工程特别相关。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall
Enhanced Thermal Conductivity in Nanofluids Under the Action of Oscillating Force Fields
用非平衡分子动力学模拟计算了纳米颗粒胶体悬浮液在外力场作用下的导热系数。对于在射频和微波范围内的驱动力，我们表明，纳米流体的热导率可以大大提高，而没有团簇形成。
2008-01-24 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
Suppression of thermal conductivity in graphene nanoribbons with rough edges
我们数值分析了理想和粗糙边缘的碳纳米带的热导率。我们表明，边缘无序可以导致抑制热导率的几个数量级。这种效应与边缘诱导的安德森局域化和声子输运的抑制有关，并且对于较长的纳米带和较低的温度变得更加明显。
2010-06-24 cond-mat.mes-hall
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
Diffuson-driven Ultralow Thermal Conductivity in Amorphous Nb2O5 Thin Films
五氧化二铌（Nb2O5）已被广泛报道用于电化学能量存储、忆阻器、太阳能电池、发光二极管（LED）和电致变色器件的应用。Nb2O5的热性能在这些应用的器件性能中起着关键作用。然而，很少有关于Nb2O5的热性质的研究已经报道，并且仍然缺乏对Nb2O5中的热传输的基本理解。本工作填补了这一空白，并提供了第一个非晶Nb2O5薄膜的热导率的研究。超低的热导率观察到没有任何尺寸效应的薄膜薄至48 nm，这表明，传播有助于忽略的热导率和热传输是由扩散。密度函数理论（DFT）模拟结合扩散介导的最小热导率模型证实了这一发现。此外，测得的热导率低于非晶极限（Cahill模型），证明扩散模型比Cahill模型更能描述非晶Nb2O5薄膜的导热机制。此外，热导率不随氧空位浓度显著变化。这种稳定且低的热导率有助于实现忆阻器等应用的优异性能。
2018-07-15 cond-mat.mes-hall
Layer and size dependence of thermal conductivity in multilayer graphene nanoribbons
采用非平衡分子动力学方法（NEMD）研究发现，多层石墨烯纳米带的热导率随着层数的增加而单调下降，这种现象可以归因于面外声子模的声子共振效应。发现热导率的降低与层的尺寸成正比，这是由声子共振的增加引起的。我们的结果与最近的实验在几层石墨烯的热导率的尺寸演化一致。
2011-03-30 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport of long wavelength phonons and thermal conductivity accumulation in nanograined silicon-germanium alloys
材料热导率的计算高效建模对于彻底的实验规划和热性能的理论理解至关重要。在这项工作中，我们提出了一种建模方法，利用频率相关的有效介质来计算纳米结构固体的晶格热导率。该方法准确地预测了纳米结构Si80Ge20系统的热导率的显着降低，以及先前报道的纳米线和纳米颗粒在基体材料中的热导率。我们使用我们的模型来深入了解长波长声子对纳米晶硅锗合金的热导率的作用。通过热导率累积计算与我们修改后的有效介质模型，我们表明，声子的波长远大于平均晶粒尺寸将不会受到晶界散射的影响，反对传统上假设的概念，即固体中的晶界将作为扩散界面，这将限制长波长声子的运输。这是进一步支持通过调制频率依赖的热导率，测量与时域热反射。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall
How Does Folding Modulate Thermal Conductivity of Graphene
我们使用分子动力学模拟和非平衡格林函数方法研究了折叠石墨烯纳米带的热输运。研究发现，通过折叠和改变层间耦合，可以调控石墨烯纳米带的热导率。透射率分析表明，褶皱对低频声子的散射是导致热导率降低的主要原因。我们的研究结果表明，折叠可以利用在石墨烯和其他二维材料的热输运性质的调制。
2012-07-02 cond-mat.mes-hall
Reconstructing phonon mean free path contributions to thermal conductivity using nanoscale membranes
载热声子的平均自由程分布的知识是理解声子介导的热输运的关键。我们表明，跨越很宽的厚度范围内的薄膜的热导率测量可以用来表征体热导率是如何分布在声子平均自由程。采用非接触式瞬态热栅技术测量了厚度为15 ~ 1500 nm的悬浮硅膜的热导率。在此厚度范围内，观察到从74%到13%的体积值的热导率的下降，这是由于扩散声子边界散射。由于薄膜厚度与声子平均自由程抑制之间存在明确的关系，结合测量的范围和精度，我们可以重建体热导率累积与声子平均自由程的关系，并与理论模型进行比较。
2014-08-28 cond-mat.mes-hall
Superior thermal conductivity in suspended bilayer hexagonal boron nitride
我们报道了剥离的双层六方氮化硼h-BN的基面热导率，使用悬浮的预图案化的微结构进行测量。采用干转移法制备了适合于热测量的h-BN样品，其样品质量优于PMMA介导的样品，因为样品表面的聚合物残留较少。测得的室温热导率约为484 Wm-1 K-1（+141 Wm-1 K-1/ -24 Wm-1 K-1），超过了体相h-BN的热导率，提供了悬浮少层h-BN的厚度依赖热导率的实验观察。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall
Sub-amorphous thermal conductivity in amorphous heterogeneous nanocomposites
纯非晶态固体由于其无序的原子结构阻碍了振动能量的传输，因此传统上被认为设定了热导率的下限。然而，异质非晶态固体的热导率的下限和这些限制的物理机制仍然不清楚。在这里，我们使用平衡分子动力学表明，非晶硅锗纳米复合材料可以具有热导率大大低于那些非晶硅和锗成分。简正模分析表明，Ge夹杂物的存在下，本地化的振动模式的频率以上的Ge截止在Si主机，大大降低了他们的能力，以传输热量。这一观察结果表明，通过限制非均相非晶纳米复合材料中可用于传输的状态的振动密度，在完全致密的固体中实现异常低的热导率的一般途径。
2016-10-04 cond-mat.mes-hall
Thermal Conductivity of Suspended Few-Layer MoS2
改变纳米材料中声子的热导率不仅对基础研究而且对实际应用都有重要意义。然而，由于技术上的挑战，在纳米尺度上，特别是在二维材料中定制热导率的实验很少。在这项工作中，我们演示了原位测量的二硫化钼的导热系数，并发现它的导热系数可以连续调谐到所需的值从结晶到非晶的限制。导热系数的降低是从声子缺陷散射中理解的，声子缺陷散射降低了声子透射系数。超过阈值，观察到热导率的急剧下降，这被认为是结晶-非晶转变。我们的方法和结果为热电，光电子和能量收集中的潜在应用提供了指导，其中热管理对于进一步集成和小型化至关重要。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall
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
Unexpected Thermal Conductivity Enhancement in Pillared Graphene Nanoribbon with Isotopic Resonance
基于纳米颗粒的纳米结构中的热输运对于推进其应用至关重要。声子的波动效应可以引起纳米结构中热传导的可控性，而不仅仅是粒子散射。本文通过引入柱体形成结构共振，采用非平衡态分子动力学模拟方法系统研究了石墨烯基声子超材料（GNPM）的热导率。有趣的是，发现GNPM的热导率通过同位素工程而被反直观地增强，进一步的模式分析和原子格林函数计算表明，热导率的意外增加是由于共振模和传播模之间的共振杂化波效应被打破，从而导致了热导率的增加。同位素工程此外，系统宽度和柱体高度等因素也可以有效地调节GNPM的导热系数。这一反常机制为通过波动效应控制纳米晶体中的声子输运提供了一个新的方向。
2018-11-20 cond-mat.mes-hall
Comment on "Electric conductivity of graphene: Kubo model versus a nonlocal quantum field theory model (arXiv:2403.02279v3)"
Universität Leipzig（莱比锡大学）；Joint Institute for Nuclear Research（联合核研究所）；Universidade Federal do ABC（ABC联邦大学）；Central Astronomical Observatory at Pulkovo of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普尔科沃中央天文台）；Peter the Great Saint Petersburg Polytechnic University（彼得大帝圣彼得堡理工大学）
本文针对石墨烯电导率的理论描述，比较了Kubo模型与非局域量子场论模型，指出修改后的量子场论描述违反了 gauge 不变性要求，从而推翻了该修改的合理性。
2025-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Probing Graphene's Nonlocality with Singular Metasurfaces
奇异的石墨烯超颖表面，通过周期性地抑制石墨烯片的局部掺杂水平实现的导电性光栅，最近已经被提出来有效地收获THz光并将其耦合到宽吸收带上的表面等离子体，实现显著高的场增强。然而，由此获得的大动量波矢量对底层电子液体的非局部行为敏感。在这里，我们扩展了奇异石墨烯超颖表面的理论，以解释石墨烯的完整非局域光学响应，并讨论了由此产生的对等离子体共振光谱的影响。最后，我们提出了一个简单的局部模拟模型，该模型能够通过引入恒定的电导率偏移来再现局部响应计算中的非局部性效应，这可以证明是更复杂的实验石墨烯平台建模中的一个有价值的工具。
2019-09-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonlocality in microscale heat conduction
在短的长度和时间尺度的热输运固有地构成了热通量和温度梯度之间的非局部关系，但这是很少明确解决。在这里，我们提出了一个形式主义，使详细的非扩散热流制度的离域效应的特点。卷积核$κ^{\ast}$，我们称之为非局部热导率，充分体现了时空记忆的热通量相对于温度梯度。在弛豫时间近似下，玻尔兹曼输运方程形式上服从假设的本构律，并根据微观声子性质给出了$κ^{\ast}$的一般表达式。随后与随机框架的协同作用捕获了紧凑模型中的基本传输物理，易于理解的参数。一个完全解析解的$κ^{\ast}(x')$在回火Lévy输运与分形维数$α$和扩散恢复长度$x_{\text{R}}$显示，非局域性是物理上重要的距离$\sqrt{2-α} \,\,x_{\text{R}}$。这不仅与半导体合金中的准弹道热传导有关，而且也适用于在包括水文学和化学在内的其他学科中观察到的类似动力学。我们还讨论了如何以前引入的有效热导率$κ_{\text{eff}}$推断现象学瞬态热光栅和时域热反射测量涉及到$κ^{\ast}$。而有效的导热系数取决于实验条件，非局部导热系数形成一个内在的材料属性。实验结果表明，非局域长度为400 $\,$ nm的Si膜和$\simeq 1\,μ$ m的InGaAs和SiGe，在良好的协议与典型的中值声子平均自由程。
2015-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional anomalous Hall effect in 3d/5d multilayers mediated by the nonlocal spin-conductivity
我们在生长在薄Pt层或薄Au：W合金上的3d/5d（Co 0.2nm/Ni 0.6nm）N多层膜中发现了异常霍尔效应（AHE）。在AHE上观察到的反转起源于与Ni相比Pt的自旋-轨道耦合的相反符号。通过基于自旋相关Boltzmann形式描述自旋电流分布的先进模拟方法，我们提取了Pt和（Co/Ni）的自旋霍尔角（SHA）以及相关的输运参数。对于Pt，+20%的提取的SHA与（Co/Ni）的提取的SHA相反，从而对于薄（Co/Ni）多层膜（N < 17）产生有效的AHE反转。发现Pt中的自旋霍尔角大于先前在电流垂直于平面的几何结构中的组合自旋泵浦逆自旋霍尔效应实验中测得的自旋霍尔角。而磁邻近效应不能解释的效果，自旋电流泄漏和各向异性电子散射在Pt/（Co，Ni）接口符合实验。
2020-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study of Lattice Thermal Conductivity of Td-WTe2
用第一性原理计算研究了Td-WTe 2体材料的结构和热性质。发现WTe 2的晶格热导率具有各向异性，在300 K时a轴方向热导率最高，c轴方向热导率最低。我们计算的尺寸相关的热导率表明，纳米结构的WTe 2可能会进一步降低晶格热导率。这种极低的热导率，甚至比WSe 2低得多，使得WTe 2对于用作热电装置的绝热材料具有吸引力。
2015-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of graphene isotope superlattices
石墨烯具有高的固有热导率和高的电子迁移率。当不同碳同位素混合时，石墨烯的热导率可以显著降低，这可以增强热电器件的性能。在这里，我们比较了同位素C12/C13随机混合物与同位素超晶格的热导率，周期范围从46到225 nm。这些超晶格结构的拉曼光热导率测量显示，与原始c12石墨烯相比，热导率降低了约50%。这种平均减少类似于随机同位素混合。超晶格中热导率的降低可以通过原始石墨烯模型和c12/c13边界的额外准一维周期性界面热阻（2.5 \pm 0.5）\times 10^{-11} m^2 K/W来很好地描述。这与超晶格中的大的各向异性热导率一致，其中热导率取决于c12/c13边界的取向。
2020-05-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Thermal Conductivity of Nanotubes: Effects of Chirality and Isotope Impurity
采用非平衡分子动力学方法，利用精确势函数研究了单壁纳米管（SWNT）的热导率与手性和同位素杂质的关系。研究发现，与电子电导率相反，热导率对手性不敏感。然而，同位素杂质可以降低热导率高达60%，并改变温度依赖性行为。我们还研究了在不同温度下，不同半径的管的热导率对管长的依赖关系。
2006-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Nanotubes Revisited: Effects of Chirality, Isotope Impurity, Tube Length, and Temperature
采用非平衡分子动力学方法，结合精确势函数，研究了单壁纳米管（SWNT）的热导率与手性、同位素杂质、管长和温度的关系。研究发现，与电子电导率相反，热导率对手性不敏感。然而，同位素杂质可以降低热导率高达60%，并改变温度依赖性行为。我们还发现，在不同的温度下，不同半径的纳米管的热导率的管长依赖性是不同的。
2005-11-02 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Thermal conductivity spectrum calculation from first-principles-based harmonic phonon theory
近年来，介电和半导体晶体的纳米结构化增强了其热导率的可控性。为了进行计算材料搜索以获得具有理想热导率的纳米结构材料，一个关键性质是原始单晶的热导率谱，其决定了纳米结构的适当长度尺度和不同种类纳米结构的相互适应性。虽然第一性原理声子输运计算已经变得容易，但非简谐晶格动力学计算仍然是扫描许多材料的繁重工作。为此，我们已经开发了一个经验模型，描述的热导率谱的谐波声子性质和体热导率。该模型进行了测试，几种晶体具有不同的结构和热导率，并确认再现的热导率谱和非谐计算的整体配置文件。
2016-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Universal Gauge for Thermal Conductivity of Silicon Nanowires With Different Cross Sectional Geometries
利用分子动力学模拟研究了不同截面形状的硅纳米线的热导率。结果表明，导热系数随比表面积的增大而单调减小。更有趣的是，对于具有中等横截面积（大于20 nm^2）的硅纳米线，观察到热导率对SVR的简单通用线性依赖性，而与横截面几何形状无关。结果，在具有相同横截面积的不同形状的硅纳米线中，具有三角形截面的硅纳米线具有最低的热导率。本文的研究不仅为不同截面形状的导热系数提供了一种通用的测量方法，而且为通过几何形状调节导热系数提供了设计指导。
2011-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport and Helfand moments in the Lennard-Jones fluid. II. Thermal Conductivity
用Helfand矩法计算了Lennard-Jones流体在三相点附近的导热系数。本文推导了具有周期边界条件的分子动力学的热传导Helfand矩。热导率由具有此Helfand矩的广义爱因斯坦关系给出。我们用这种新的方法计算导热系数，并将其与我们自己的标准Green-Kubo方法获得的值进行比较。该协议非常好。
2007-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Manipulating thermal conductivity through substrate coupling
本文提出了一种新的热导率调控方法--基片耦合法。通常，声子散射与衬底可以降低热导率，在最近的实验中观察到。然而，我们发现，在某些区域，耦合到基板可以增加热导率由于减少非谐声子散射引起的声子带的低波矢的移位。以这种方式，可以通过耦合到不同的基板来有效地操纵热导率，而不改变或破坏材料结构。通过计算改性的双壁碳纳米管的热导率以及碳纳米管内耦合的冰纳米管来证明这一想法。
2010-07-29 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Impacts of Atomistic Coating on Thermal Conductivity of Germanium Nanowires
通过非平衡分子动力学模拟，我们证明了锗纳米线的热导率可以降低25%以上，在室温下的原子涂层。存在临界涂层厚度，超过该临界涂层厚度，涂覆的纳米线的热导率大于主体纳米线的热导率。探讨了临界涂层厚度和最小导热系数随涂层直径的变化规律。此外，我们发现，界面粗糙度可以诱导涂层纳米线的热导率进一步降低。从振动本征模分析，发现涂层诱导的低频声子的局域化，而界面粗糙度的高频声子的局域化。我们的研究结果提供了一个可行的方法来调整纳米线的热导率的原子层涂层。
2012-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Lattice thermal conductivity of graphene with conventionally isotopic defects
研究了有限尺寸掺杂石墨烯片的热导率，重点研究了取代原子质量对热导率的影响。它表明，石墨烯掺杂的相对较重的原子的小浓度的结果在一个不成比例的令人印象深刻的下降晶格热导率。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh thermal conductivity in hexagonal BC6N- An efficient material for nanoscale thermal management- A first principles study
具有高导热性的工程材料对于微/纳米电子中的有效散热具有根本意义。使用第一原理计算，我们报告了六方纯（天然）BC 6 N（h-BC 6 N）的超高热导率为2090 Wm-1 K-1（1395 Wm-1 K-1）。该值是在金刚石和立方砷化硼之后已知的最高热导率之一。这种超高的晶格热导率（k）主要归因于由强C-C和B-N键以及组成元素如硼（B）、碳（C）和氮（N）的轻原子质量产生的声学和光学声子的高声子群速度。我们还报告的h-BC 6 N纳米结构的尺寸依赖的热导率，包括边界散射。在室温（300 K）和100 nm的纳米尺度长度（L）下，观察到175 Wm-1 K-1的高k值（高于硅的体k值）。具有大群速度的光学声子主要负责h-BC 6 N纳米结构中的这种高热导率。h-BC 6 N的高热导率使其成为微/纳米热管理应用中散热的候选材料。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reduction of Thermal Conductivity by Nanoscale 3D Phononic Crystal
纳米结构的热导率需要尽可能小，以便它将具有更高的热电固态发电/制冷效率。研究了周期长度和质量比对硅同位素纳米三维声子晶体热导率的影响。平衡态分子动力学模拟结果表明，同位素纳米级三维声子晶体能显著降低体硅在1000 K高温下的热导率。尺寸和质量效应在操纵热导率方面是明显的。导热系数随周期长度和质量比的增大而减小。声子色散曲线显示了三维声子晶体中群速度的减小。在纳米尺度三维声子晶体结构中，声子的局域化和带隙在归一化参与比的谱图中清晰地显示出来。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Nonlocal Entanglement of 1D Thermal States Induced by Fermion Exchange Statistics
当两个相同的费米子交换位置时，它们的波函数获得相位因子$-1$。我们发现，这种距离无关的效果可以诱导非局域纠缠在一维（1D）电子系统的Majorana费米子在两端。它发生在系统中，并具有非平凡的温度依赖性。在一个两端都有一个马约拉纳的系统中，非局域纠缠在零温度下具有贝尔态形式，并随着温度的升高而衰减，在某个有限温度下突然消失。在两端有两个Majoranas的系统中，它处于团簇态形式，并且在有限温度下其非定域性更明显。相比之下，相应的一维自旋的热态不具有非局域纠缠。
2018-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiscale modeling of femtosecond laser irradiation on copper film with electron thermal conductivity from ab initio calculation
将从头算量子力学计算与Drude模型相结合，计算了电子温度和晶格温度相关的电子热导率，并将其实现为耦合经典分子动力学和双温模型的激光-材料相互作用多尺度模型.结果表明，从头计算得到的电子热导率比经验计算得到的电子热导率导致更快的热扩散，从而导致更深的熔化区，更多的密度波在铜膜内部传播，更多的原子团簇从辐照膜表面烧蚀的速度变化。
2016-11-02 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
The electronic thermal conductivity of graphene
石墨烯作为一种已知热导率最大的半金属，是研究电子和晶格对热输运的贡献之间相互作用的理想体系。虽然总的电导率和热导率已被广泛研究，但其电子热导率的详细第一性原理研究仍然缺失。在这里，我们首先使用电子和声子色散和电子-声子耦合计算的第一性原理在密度泛函理论和多体微扰理论（GW）的水平上的电子-声子固有的贡献，作为掺杂的石墨烯的电子热阻率的函数。然后，我们包括非本征电子杂质散射使用低温实验估计。在这些条件下，我们发现掺杂石墨烯的面内电子热导率在室温下为~300 W/mK，与掺杂无关。这一结果比预期的要大得多，并且与典型金属的总热导率相当，对块状石墨烯的总热导率贡献约10%。值得注意的是，在样品的物理或域的大小是几微米或更小的顺序，来自电子热导率的相对贡献是更重要的比在散装限制，因为晶格热导率是更敏感的样品或晶粒尺寸在这些尺度。最后，当考虑电子-杂质散射效应时，我们发现电子热导率降低了30%到70%。我们还发现，Wiedemann-Franz定律在低温和高温下都是广泛满足的，但在室温附近的最大偏差为20- 50%。
2016-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the low-temperature anomalies in the thermal conductivity of plastically deformed crystals due to phonon-kink scattering
以前的实验研究的塑性变形的铅晶体在超导状态下的热导率显示出强烈的异常的热导率。对于弯曲的${}^4\text{He}$样品的热导率也发现了类似的效果。到目前为止，对这些结果的理论解释仍然缺失。在本文中，我们将介绍声子扭结散射的过程，并表明它定性地解释了实验发现的异常。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity and thermal rectification of nanoporous graphene: A molecular dynamics simulation
使用非平衡分子动力学（NEMD）模拟，我们研究了所谓的纳米多孔石墨烯（NPG）片的热性质，该片以有序的方式包含一系列纳米孔，最近合成（Science 360（2018），199）。研究了热导率与样品尺寸、边缘手性和孔隙浓度的关系。我们的研究结果表明，NPG的热导率是约两个订单相比，原始石墨烯。因此，该片材可用作热电材料。此外，孔隙率浓度有助于我们调整导热率。此外，结果表明，由于弹道输运，热导率随着样品长度的增加而增加。另一方面，沿扶手椅方向的导热系数大于锯齿形方向。我们还研究了NPG和石墨烯界面的热性质。温度通过界面显著下降，导致热阻。热阻随热流方向的不同而变化，这种差异导致了较大的热整流系数，热流方向也不同。此外，为了从根本上研究这些物理量，我们还研究了声子态密度及其散射。
2019-06-11 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Thermal conductivity and tunable thermal anisotropy of magnetic CrSBr monolayer
University of Valencia（瓦伦西亚大学）
研究通过第一性原理计算揭示了磁性CrSBr单层的热导率及可调热各向异性机制。
2026-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Dimension reduction induced anisotropic magnetic thermal conductivity in hematite nanowire
磁相变点附近的热物理性质对研究临界现象具有重要意义。由于低维材料的量子限制和各向异性，低维材料具有与体材料不同的热物理性质。在本工作中，我们测量了$α$ O $_3$纳米线沿[110]方向（生长方向）在100 - 150 K温度范围内的热导率，发现热导率在Morin温度附近出现下降。我们发现纳米线在Morin温度附近的热导率随磁场与[110]方向的夹角而变化。更具体地，由于磁场引起的磁畴壁的移动，观察到角度依赖的热导率。在Morin转变温度附近，热导率最大值所对应的角度发生变化，这是由于根据磁各向异性能计算得到的不同的易磁化轴引起的。热导率的这种角度依赖性表明，由于几何各向异性，$α$ $_2$ O $_3$纳米线的易轴不同于本体$α$ $_2$ O $_3$.
2021-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of mass-graded graphene flakes
本文采用非平衡分子动力学模拟研究了质量梯度石墨烯片的热传导。研究发现，质量梯度石墨烯片在热传导过程中没有表现出热整流效应。研究了导热系数与热流密度和质量梯度的关系，证实了结果的普遍性，并讨论了导致热整流效应消失的机理。
2011-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
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
Superior effect of edge relative to basal plane functionalization of graphene in enhancing polymer-graphene nanocomposite thermal conductivity-A combined molecular dynamics and Greens functions study
为了实现聚合物石墨烯纳米复合材料的高热导率（k），通过有效的功能化方案实现石墨烯与其周围聚合物之间的有效热耦合是至关重要的。在这项工作中，我们证明了石墨烯纳米片（GNP）的边缘功能化可以使聚合物-石墨烯纳米复合材料的有效热导率相对于基面功能化有更大的提高。通过分子动力学模拟预测，对于35 wt.%，边缘情况下的有效热导率相对于基面结合高48石墨烯负载有10层厚的纳米片。这一独特的结果为实现高导热性聚合物材料开辟了有希望的新途径，这对于广泛的热管理技术至关重要。单层石墨烯中的热传输的各向异性导致与低的面外热导率（~10 W/mK）相比非常高的面内热导率（~2000 W/mK）。同样，在多层石墨烯纳米片（GNP）中，由于每对层之间的弱范德华键合，跨层的热导率甚至更低。边缘官能化将聚合物链耦合到石墨烯的高平面内热传导路径，从而导致高的整体高复合材料热导率。然而，基面官能化仅降低了聚合物与纳米片的表面石墨烯片之间的热阻，导致通过内层的热传导效率较低，从而导致基面方案优于边缘方案。本研究从根本上实现了实现高导热性聚合物复合材料的新途径。
2022-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
First principles investigation of high thermal conductivity in hexagonal boron phosphide
设计和寻找块体和纳米级的高晶格热导率材料对电子冷却有很高的要求。磷化硼是一种III-V族化合物半导体，具有优异的结构和热性能。本文采用第一性原理计算研究了六方磷化硼的晶格热导率。对于纯的h-BP，我们发现了高的晶格热导率（在300 K），沿a轴和c轴分别为561.2 Wm-1 K-1和427.4 Wm-1 K-1。这些值几乎等于六方碳化硅（2 H-SiC）和立方磷化硼（c-BP）。我们还计算了其在纳米结构中的应用的长度依赖热导率。在纳米尺度（L=100 nm）下，沿a轴（c轴）观察到~71.5 Wm-1 K-1（56.2 Wm-1 K-1）的高热导率。这一结果表明，h-BP将是一种有前途的材料，用于微/纳米电子学中的热管理应用。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
