Bidirectional and Unidirectional Negative Differential Thermal Resistance Effect in a Modified Lorentz Gas Model

Recently,the negative differential thermal resistance effect was discovered in a homojunction made of a negative thermal expansion material,which is very promising for realizing macroscopic thermal transistors.Similar to the Monte Carlo phonon simulation to deal with grain boundaries,we introduce positive temperature-dependent interface thermal resistance in the modified Lorentz gas model and find negative differential thermal resistance effect.In the homojunction,we reproduce a pair of equivalent negative differential thermal resistance effects in different temperature gradient directions.In the heterojunction,we realize the unidirectional negative differential thermal resistance effect,and it is accompanied by the super thermal rectification effect.Using this new way to achieve high-performance thermal devices is a new direction,and will provide extensive reference and guidance for designing thermal devices.     

二维层状热电材料研究进展

当今世界能源浪费巨大,其中绝大多数以废热的形式被浪费掉.热电效应可以将热能转换为电能并且没有危险物质的释放,因此热电效应的应用吸引了越来越多人的兴趣.自从石墨烯被发现以来,越来越多的二维层状材料被报道,它们通常比体块材料有着更加优越的电学、光学等物理性质,而新的理论和实验技术的发展,也促进了人们对于它们的研究.在本文中,首先介绍了基于二维材料热电性质的测量方法和测试技术,并对其测试中具有挑战性的问题进行讨论.随后对石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷等材料的热电应用进行了介绍.最后,讨论了提升热电性能的各种策略与亟待解决的问题,并对此做出展望.     

声子角动量与手性声子

在经典的物理学理论中,声子广泛地被认为是线极化的、不具有角动量的.最近的理论研究发现,在具有自旋声子相互作用的磁性体系(时间反演对称性破缺)中,声子可以携带非零的角动量,在零温时声子除了具有零点能以外还带有零点角动量;非零的声子角动量将会修正通过爱因斯坦-德哈斯效应测量的回磁比.在非磁性材料中,总的声子角动量为零,但是在空间反演对称性破缺的六角晶格体系中,其倒格子空间的高对称点上声子具有角动量,并具有确定的手性;三重旋转对称操作给予声子量子化的赝角动量,赝角动量的守恒将决定电子谷间散射的选择定则;此外还理论预测了谷声子霍尔效应.     

拓扑声子与声子霍尔效应

拓扑学与物理的结合是近几十年物理学蓬勃发展的一个新领域,它不仅活跃在量子场理论以及高能物理中,更广泛地存在于凝聚态物理体系中,包括量子(反常、自旋)霍尔效应和拓扑绝缘体(超导体)等.声子是凝聚态体系中热输运的主要载体;最近由于各种声子器件的发现,声子学得到了广泛的关注.本文介绍了声子的拓扑性质以及声子的霍尔效应现象,分别评述了在破坏时间反演对称、破坏空间反演对称、以及同时破坏时间和空间反演对称三种情况下所产生的声子霍尔效应、声子谷霍尔效应等相关物理研究进展.最后对拓扑学在其他声学体系中的应用做了简单介绍,并进一步讨论了其未来的发展方向.