Mater. Today Phys.:基于声子共振杂化优化石墨烯纳米带的热输运性能

华中科技大学能源与动力工程学院杨诺教授基于声子共振杂化效应,通过调整石墨烯纳米带上下两侧纳米柱分布,实现对石墨烯纳米带热导率调控。

如何有效调控石墨烯的热输运一直是一个热门话题。然而调控热输运是一个比调控电输运复杂很多的难题,因此也极具挑战性。随着纳米科技的进步,热调控逐渐成为可能。

华中科技大学能源与动力工程学院杨诺教授基于声子共振杂化效应,通过调整石墨烯纳米带上下两侧纳米柱分布,实现对石墨烯纳米带热导率调控。研究发现,两侧的纳米柱可以形成局域共振形成声子杂化,从而有效抑制纳米带热输运。通过调节纳米柱分布可以实现对石墨烯纳米带热导率的调控,但有趣的是,最低热导率并不是对应最多纳米柱的石墨烯纳米带,而需要通过遍历性搜索得到,本文选取机器学习算法加速了这个搜索过程。随着系统长度的增加,这种现象变得更加明显。此外,非平衡分子动力学模拟的结果也验证了上述结论。这是因为当纳米柱分布很密时会产生竞争效应,不能通过增加纳米柱的数目实现对其热输运性能的降低。该研究基于原子格林函数方法和贝叶斯优化算法完成。

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Xiao Wan, et al. Optimizing thermal transport in graphene nanoribbon based on phonon resonance hybridization. Materials Today Physics 20 100445 (2021)

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542529321001061

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