莱斯大学的迈克·威廉姆斯 扫描电子显微镜图像显示热氧化物衬底上的单晶金纳米线
莱斯大学的科学家表明，材料中的应变和缺陷可以改变其热电响应
学分:纳泰尔森研究组/莱斯大学 尽管夏季奥运会延期了，但至少有一个地方可以看到敏捷的跨栏运动员争夺金牌
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莱斯大学的研究人员使用一种新型光学检测系统发现，温差产生的电能似乎不会受到纳米金线中颗粒边界的显著影响，而材料中的应变和其他缺陷会改变这种“热电”响应
这种现象可以检测导电材料中的晶体缺陷，即使是最先进的显微方法也难以发现和表征
这个结果让由莱斯物理学家道格·纳特森和博士校友夏洛特·埃文斯领导的研究人员大吃一惊，夏洛特·埃文斯现在是桑迪亚国家实验室的一名科学家，他在看到几年前无法解释的测量结果后寻求解释
埃文斯说:“很多时候，人们在建造太阳能电池板或利用这种或那种材料发电时会想到热电效应。”
“相反，我们认为热电效应是一个非常有趣的诊断工具
" 莱斯大学的光学检测系统揭示了金纳米线中的小结构缺陷，在扫描电子显微镜下，这可能是一个完美的晶体
这一发现对制造更好的薄膜电子器件具有重要意义
学分:夏洛特·埃文斯/莱斯大学 这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上
晶界是材料中错位晶体相遇的平面，迫使边缘的原子在与相邻原子结合时进行调整
斯坦福大学电气工程师团队和合著者乔纳森·范(Jonathan Fan)对双晶金纳米线的测量显示，对晶界处的热电电压没有可检测的影响——金属中的电子只是忽略了单个晶界
导体的温差通过塞贝克效应产生热电，塞贝克效应是热电效应的一种
这种效应通常用于测量温差和控制恒温器
纳泰尔森实验室通过用严格控制的激光加热范的一部分电线，驱动电子从热的地方向较冷的地方移动，从而引发了塞贝克效应，并产生了一个待测量的电压
当激光穿过双晶体中的晶界时，没有观察到电压的可测量的变化
纳特森说，当激光穿过变形的同一根导线的部分时，导线上的晶格会发生扭曲，电压的变化就变得明显了
对变形的器件进行退火可以部分修复缺陷，从而使热电电流发生明显变化
纳特森说:“有一群人在玩提高热电响应的游戏。”
“他们需要意识到，结构性问题(比如晶格的微小扭曲)的影响不一定很小
人们往往会忽略这些微小的结构问题，但无论何时你在制作薄膜器件，材料中都会存在固有的应力和应变，这仅仅是因为它的制作方式
" 莱斯大学的研究人员使用一种新的光学检测系统，用一束激光加热纳米级金线，表明温差产生的电不受晶界的显著影响，而材料中的应变和其他缺陷会改变热电响应。
学分:纳泰尔森研究组/莱斯大学 埃文斯说，纳米晶体通常通过电子背散射衍射(EBSD)来表征，这是一个昂贵且耗时的过程
“我们流程的好处是简单，”她说
“我们使用的激光光斑尺寸很大，只有两微米，比电子束的尺寸大得多，我们只需使用锁定技术、扫描激光和电压放大器就能检测出变化
“如果你看看EBSD的原始数据，就好像你有一颗纯净的水晶，”她说
“直到你对数据进行后处理，并观察每一个像素与下一个像素之间的差异，你才会看到沿着导线长度的微小变形
检测起来很复杂
这就是为什么它如此引人注目，以至于我们可以用激光探测到这些微小的变化
" “所以，如果你想做一些聪明的事情，利用热电响应，你需要了解你用标准的，自上而下的制造方法制造的设备，”纳特森说
“应力和应变以及看似微小的结构缺陷可能会产生容易察觉的影响
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