2025年1月6日，日本北陸先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)宣布，應(yīng)用激光拉曼散射光譜法成功揭示了鉍-碲-硒（Bi₂Te₃）系熱電材料低熱導(dǎo)率的原因。這一發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)新型高效熱電材料提供了重要理論依據(jù)。

熱電材料，特別是鉍-碲-硒系材料，因其在室溫附近具有較高的熱電性能被廣泛應(yīng)用于能源回收、溫差發(fā)電等領(lǐng)域。這些材料能夠有效地將熱能轉(zhuǎn)換為電能，或反向工作，通過電流產(chǎn)生熱量。然而，盡管它們具有良好的熱電性能，熱導(dǎo)率仍是限制其效率提升的瓶頸之一。長(zhǎng)期以來，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，鉍-碲-硒系材料低熱導(dǎo)率的原因與其晶格振動(dòng)中的非諧振動(dòng)項(xiàng)有關(guān)，但具體機(jī)制一直沒有明確。

在此次研究中，研究團(tuán)隊(duì)利用激光拉曼散射光譜法，探測(cè)了鉍-碲-硒系材料中晶格振動(dòng)的高階項(xiàng)。通過對(duì)材料的拉曼光譜進(jìn)行溫度范圍廣泛的測(cè)量，結(jié)合Balkanski模型進(jìn)行分析，研究人員發(fā)現(xiàn)：雖然材料中存在非諧振動(dòng)成分，但這些振動(dòng)僅限于三階，四階及以上的非諧振動(dòng)并未被發(fā)現(xiàn)。這一結(jié)果表明，材料的低熱導(dǎo)率并非由于大幅振幅的晶格振動(dòng)阻礙熱流，而主要與其組成元素——重元素（如鉍）有關(guān)。

這一發(fā)現(xiàn)不僅闡明了鉍-碲-硒系熱電材料低熱導(dǎo)率的根本原因，還為開發(fā)具有更低熱導(dǎo)率的新型熱電材料提供了理論依據(jù)。未來，基于這些研究成果，科學(xué)家可以設(shè)計(jì)出更高效的熱電材料，推動(dòng)熱電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。

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