《電聲相互作用對分子結熱電輸運性質的影響》是依託華中科技大學，由呂京濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電聲相互作用對分子結熱電輸運性質的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：呂京濤
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
線上性輸運情況下，材料的熱電轉換效率可以用ZT=S^2 G T/K來描述，其中S, G和K分別是材料的Seebeck係數，電導率和熱導率。零維分子結結構是理想的熱電材料，因為我們可以對以上參數進行相對獨立的控制。當前的實驗和理論研究著重於對這三個線性輸運係數進行最佳化，但實際的熱電器件都工作在非線性、非平衡態下。這時，器件的熱電轉換效率是否能夠完全由ZT來描述仍有待研究。此外，同時存在溫差和偏壓情況下，非平衡電子和聲子輸運由於它們的相互作用而產生耦合。這一耦合不僅會對各自電導、熱導產生影響，也會引入新的輸運機制，比如電聲子的相互拖曳效應。對於分子結結構中電聲拖曳效應的研究幾近空缺。本項目擬針對分子結器件，基於包含電聲子相互作用的非平衡輸運理論，對以上提及的問題展開從理論模型到第一性原理計算的多層次研究，以其進一步加深對低維體系非線性熱電輸運性質的理解。
結題摘要
當今社會，經濟的飛速發展使得我們對能源的需求越來越高。與此同時，我們所使用的能源卻有一半以上以熱的形式浪費掉了。熱電材料的發展使得重新利用這些廢棄的熱能成為可能。近年來，人們對於材料熱電效應的研究正是在這樣的背景驅動下取得了許多新的突破。本項目重點研究，在非平衡輸運下，電聲相互作用對單分子結熱電輸運性質的影響。主要研究內容及結論如下：（1）給出了最低階近似下，電聲相互作用對分子結電導、熱導及Seebeck係數修正的理論公式，並把它套用到模型體系中研究了不同熱電輸運係數的參數依賴關係。（2）考慮了非平衡輸運下，電子和聲子的相互拖曳行為對電、熱輸運性質及結構穩定性的影響。研究發現，即使在沒有平移不變性的體系中，電聲子的拖曳效應也會對其熱電輸運性質有一定的影響，對其結構穩定性有重要影響。（3）考慮了在共振隧穿情況下，單分子結中的非彈性電子隧穿譜（IETS）線型與電子結構的關係。發現IETS線型的變化與電極費米能級和分子軌道間的相對能量位置有密切關聯，基於這一結果與實驗小組合作研究了同位素效應對單分子水振動譜的影響，以此推測出同位素效應對單分子水中氫鍵強弱的影響。(4)研究了π-π堆疊的分子晶體Bis-Dithienothiophene的熱電輸運性質，根據研究結果提出了可以利用體材料中的低維電子能帶來提高材料熱電轉換效率的新思路，為尋找新型高效熱電材料開闢了新道路。
