加州大学欧文分校 由UCI材料科学研究人员领导的一个团队第一个测量了晶格中的声子和量子机械振动，以及晶体中的单个缺陷
这一突破为在高科技设备中使用更好的材料打开了工程之门
信用:潘小青/ 在肉眼看来，晶体通常因其完美无瑕的外观而备受赞赏，但它也可能存在纳米尺度的缺陷，这些缺陷可能会影响各种高技术设备中使用的晶体材料的热和热传输特性
加州大学欧文分校和其他机构的研究人员利用新开发的电子显微镜技术，首次测量了单个晶体缺陷处的声子谱——晶格中的量子机械振动，并发现了声子在缺陷附近的传播
该小组的发现是最近发表在《自然》杂志上的一项研究的主题
“点缺陷、位错、堆垛层错和晶界经常在晶体材料中发现，这些缺陷会对物质的热导率和热电性能产生重大影响，”资深合著者潘小青说，他是UCI的亨利·萨缪尔森工程讲座教授，也是材料科学与工程和物理学与天文学教授
他说，有足够多的理论可以解释晶体缺陷和声子之间的相互作用，但由于早期的方法无法在足够高的空间和动量分辨率下观察这种现象，实验验证很少
潘和他的合作者通过在欧文材料研究所的透射电子显微镜下的空间和动量分辨振动光谱学的新发展来解决这个问题
通过这项技术，他们能够观察到立方碳化硅中的个别缺陷，这种材料在电子器件中有广泛的应用
潘和他的同事熟悉碳化硅中的缺陷是如何表现为堆垛层错的，理论工作已经描述了热电效应，但是现在该团队已经产生了直接的实验数据来表征声子与单个缺陷的相互作用
“我们的方法开辟了研究材料内在和非内在缺陷的局域振动模式的可能性，”潘说，他也是和复杂与活性材料中心的主任，该中心由国家科学基金资助
“我们希望它能在许多不同的领域找到重要的应用，从热阻诱导界面声子的研究到优化材料热性能的缺陷结构
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