Фононы — феномен квантовой механики, описывающий движение колебаний через кристаллическую решетку материалов. Фононы взаимодействуют между собой, объединяясь или разделяясь на новые фононы, меняя направление движения и поведение. Это рассеяние является фундаментальным для понимания теплообмена материалов. До сих пор ученые могли реалистично моделировать только взаимодействия трех фононов.
Новейшее открытие позволит усовершенствовать целый ряд технологий, включая термоэлектрические устройства, тепловые барьеры, ядерное топливо, охлаждение электроники и исследования в области твердотельной теплопередачи в целом. «Нам удалось ясно показать важность четырехфононного рассеяния», — говорит профессор Сюлинь Жуань.
По его словам, раньше модель четырехфононного рассеяния требовала в 10 тысяч раз больше вычислительных ресурсов, чем трехфононное. По этой причине оно считалось мало осуществимым и невыгодным для построения теоретических предсказаний. Однако новый метод оптимизации симуляции не так требователен к вычислительным мощностям.
Это достижение ученых позволяет перепроверить прошлые теоретические предсказания и экспериментальные измерения, и поможет создать широкий спектр новых материалов. Особенно интересна возможность установить, насколько высокой или низкой может быть теплопроводность при разных температурах, сообщает Engineer.
«У каждого должна быть возможность управлять собственными генами»
Мнения
Год назад американским ученым удалось зафиксировать нетипичное поведение металлов: электроны в диоксиде ванадия могут проводить электричество, не проводя тепло. Их открытие позволяет управлять количеством рассеиваемого тепла, меняя состояние диоксида ванадия с диэлектрика на металл и обратно.