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香港大學（港大）機械工程系陳粵教授領導的團隊，在晶體熱傳輸領域取得突破性成果。團隊發現了簡單晶體結構實現超低熱導率的潛力，研究結果不僅突顯新材料在絕熱和熱電領域應用的重要性，更有助進一步實驗研究的開展，推動擴大對具有超低熱導率材料的尋找範圍。

研究結果已於學術期刊《自然-通訊》（Nature Communications）發表，論文標題為「在簡單結構晶體中將熱導率推向下限」（Pushing thermal conductivity to its lower limit in crystals with simple structures）。

由於簡單晶體一般不具備超低的晶格熱導率，一直以來，降低晶格熱導率的研究只集中在複雜的材料系統上，因為它們具有較强的聲子散射。

這項研究中，團隊發現一種特殊的晶體材料AgTlI2，在室溫下表現出 0.25 W/mK 的超低熱導率，這在簡單晶體材料中非常罕見，打破了傳統的預期。。

團隊通過結合先進的實驗技術（包括 X 射線衍射實驗）、第一性原理分子動力學模擬以及非簡諧晶格動力學方法，全面剖析了AgTlI2在室溫下的複雜熱傳輸機制。研究結果表明，AgTlI2中同時存在極低的粒子態與波態聲子熱傳輸，闡明了該材料中超低熱導率的本質。

研究人員基於對 AgTlI2 熱傳輸機制的深入理解，進一步提出了一種用於尋找具有超低熱導率簡單晶體材料的新方法，有助未來更多的研究，以擴大具有熱傳輸強抑制特性材料的種類。

「這項研究工作表明簡單晶體材料在絕熱領域的重要性，為未來的研究指明了新的方向。」陳粵教授說。

這項跨學科研究是與法國諾曼第大學CRISMAT 的Emmanuel Guilmeau教授團隊、中國渤海大學的樊哲勇教授團隊以及法國Institute Jean Lamour的Pierric Lemoine教授合作進行。各研究小組有不同的專業範疇，包括樣品製備、同步輻射 X 射線散射、低溫熱導率測量與第一性原理模擬等。

「AgTlI2化合物超低熱導率的發現是理論與實驗學家共同努力的成果。」論文第一作者曾澤柱博士說。曾博士目前是倫敦大學學院 Geoff Thornton 教授研究組，與加利福尼亞大學伯克利分校和奧地利科學技術研究所的Bingqing Cheng教授研究組的博士後研究員。法國國家科學研究中心 CRISMAT 的沈星辰博士也是論文的共同第一作者。

論文連結：https://www.nature.com/articles/s41467-024-46799-3

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