突破性的科學(xué)往往是真正合作的結(jié)果，不同領(lǐng)域、不同觀點和不同經(jīng)驗的研究人員以一種獨特的方式走到一起。

　　克萊姆森大學(xué)的研究人員的這種努力導(dǎo)致了一項可能改變熱電科學(xué)前進(jìn)方式的發(fā)現(xiàn)。

　　研究生研究助理Prakash Parajuli、研究助理教授Sriparna Bhattacharya和克萊姆森納米材料研究所（CNI）創(chuàng)始主任Apparao Rao與一個國際科學(xué)家團(tuán)隊合作，以一種新的方式--利用光來研究一種高效的熱電材料。

　　他們的研究已經(jīng)發(fā)表在《先進(jìn)科學(xué)》雜志上，題目是“高zT及其在Sb摻雜的GeTe單晶中的起源”。

　　熱電材料將熱能轉(zhuǎn)換為有用的電能；因此，人們對能夠有效地轉(zhuǎn)換熱能的材料很感興趣衡量該領(lǐng)域進(jìn)展的關(guān)鍵是功績值，記為zT，它高度依賴于熱電材料的特性。許多熱電材料表現(xiàn)出1-1.5的zT，這也取決于熱電材料的溫度。只有在近期，才有zT為2或更高的材料被報道。

　　團(tuán)隊專注于研究碲化鍺（GeTe）的特性，這是一種單晶材料，但沒有任何摻雜的普通GeTe并沒有顯示出令人興奮的特性。但是一旦向它添加一點銻，就可以顯示出良好的電子特性，以及非常低的熱導(dǎo)率。

　　雖然其他人已經(jīng)報告了具有高zT的GeTe-based材料，但這些是多晶體材料。多晶體在它們所形成的許多小晶體之間有邊界。雖然這種邊界有利于阻礙熱傳遞，但它們掩蓋了導(dǎo)致高zT的基本過程的起源。

　　這種低熱導(dǎo)率是一個驚喜，因為這種材料的簡單晶體結(jié)構(gòu)允許熱量在整個晶體中輕松流動。關(guān)鍵是通過被稱為聲子的量化晶格振動來阻止熱量的流動，同時允許電子流動。

　　這項研究發(fā)現(xiàn)，在GeTe中摻入適量的銻，可以大限度地提高電子流并大限度地減少熱流。每100個GeTe中存在8個銻原子會產(chǎn)生一組新的聲子，從而有效地減少熱流，這在實驗和理論上都得到了證實。

　　該團(tuán)隊與生長晶體的合作者一起，除了進(jìn)行密度泛函理論計算外，還進(jìn)行了電子和熱傳輸測量，通過兩種方式找到這一機(jī)制：第一，通過建模，使用熱傳導(dǎo)數(shù)據(jù)；第二，通過拉曼光譜，探測材料內(nèi)部的聲子。

　　熱電研究的全新角度從而出現(xiàn)：科學(xué)家現(xiàn)在可以用光來解碼熱電材料的熱傳導(dǎo)性，研究人員意識到用光測量的結(jié)果與通過熱傳輸測量發(fā)現(xiàn)的東西很一致。熱電的未來研究應(yīng)該使用光--這是一種非常強(qiáng)大的非破壞性方法，可以闡明熱電中的熱傳輸，用光照耀樣品，并收集信息，在得到準(zhǔn)確結(jié)果的同時也不會破壞樣品。