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Liquid-like Thermal Conductivity in Solid Materials: Dynamic Behavior of Silver Ions in Argyrodites, Nano Energy 122, 109324(2024)
固體材料中類液體般的熱傳導行為：銀離子在硫銀鍺礦結構中的動態行為
Pai-Chun Wei*, Cheng-Rong Hsing, Chun-Chuen Yang, Yung-Hsiang Tung, Hsin-Jay Wu, Wan-Ting Yen, Yen-Chung Lai, Jey-Jau Lee, Chin-Wei Wang, Hung-Cheng Wu, Hung-Duen Yang, Venkatesh Singaravelu, Xiaohe Miao, Andrea Giugni, Jia-Kai Hu, Jui-Han Fu, Vincent Tung, Jian He, Ching-Ming Wei*, Jr-Hau He*
2025/01/21
Argyrodite-type化合物因其卓越的熱電性能及極低的熱導率而廣受關注。現有文獻普遍將其超低熱導率歸因於子晶格中陽離子的扭曲排列，認為這種結構特徵顯著削弱了聲子傳輸。然而，針對內部陽離子的扭曲特性，尤其是靜態與動態扭曲對聲子散射機制及熱傳輸行為的影響，迄今尚未得到系統而深入的研究。為填補這一關鍵空白，本研究利用同步輻射X光與中子繞射技術對 Ag8SiTe6的晶體結構進行精確解析。同時，基於第一原理（ab initio）計算結合經機器學習優化的原子間勢能，在不同溫度下進行大規模分子動力學模擬。我們的研究顯示，在低溫條件下，Ag₈SiTe₆ 內部由於銀離子的冷卻效應與侷域化作用，陽離子無序化不僅引發了晶體對稱性破缺，更導致其表現出類玻璃的熱傳導行為；相對地，在高溫條件下，隨著銀離子運動顯著增強，離子擴散行為顯著加快，從而形成動態無序結構，此現象不僅賦予Ag₈SiTe₆卓越的導離子性，還促使其展現出類液體般的熱導特性。由此可見，Argyrodite-type材料在不同溫度範圍內，其結構變化對熱傳輸行為具有決定性影響。本研究不僅為理解超離子導體中異常晶格動力學提供了新的學術見解，還為深入探討此類材料的熱傳輸機制提供了理論支持。