Een team van onderzoekers van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne in Zwitserland heeft een nieuwe vibratiemodus geïntroduceerd, een relaxon genaamd, op het gebied van warmtegeleidingstheorie om de manier te beschrijven waarop warmte door sommige kristallen stroomt. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling X , het team beschrijft hun nieuwe model en hoe goed het werkte bij het testen met twee specifieke kristallen.

Voor vele jaren, natuurkundigen hebben fononen gebruikt om te helpen bij het beschrijven van de manier waarop warmte door kristallen beweegt. Thermische geleidbaarheid vindt plaats via twee processen:verstrooiing tussen fononen als gevolg van atomaire trillingen en verstoringen van het rooster. Deze methode is behoorlijk nauwkeurig gebleken voor het voorspellen van de manier waarop warmte door veel kristallen zal worden geleid, maar voor sommigen het heeft helemaal niet goed gewerkt. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben een nieuwe vibratiemodus toegevoegd, relaxen, om de resultaten voor dergelijke kristallen te verbeteren.

ontspanningen, zij leggen uit, komen tot stand door coördinatenframeveranderingen die anders zijn dan voor fononen - ze vervallen tot een evenwichtspopulatie gedurende een goed gedefinieerde levensduur. De onderzoekers testten hun nieuwe model door het toe te passen op twee materialen:grafeen en silicium. In silicium, de onderzoekers vonden resultaten binnen 2 procent van die uitgevoerd met behulp van de standaard fonon-benadering, succes aantonen. Met grafeen, de onderzoekers vonden verschillende resultaten - het las 8 keer hoger dan die gevonden met behulp van de standaard fonon-benadering, die overeenkwamen met berekeningen die voorafgaand aan het testen werden uitgevoerd, waaruit blijkt dat het een betere aanpak was. Dit suggereert dat de nieuwe methode een beter middel biedt om voorspellingen te doen van thermische geleidbaarheid bij het maken van objecten met grafeen en misschien andere kristallen. Het toevoegen van relaxons is, in zekere zin, biedt een nieuwe manier om een ​​voorstelling te maken van de manier waarop warmte door bepaalde soorten kristallen wordt geleid.

De toevoeging van relaxons op het gebied van warmtegeleiding, het team merkt op, heeft implicaties voor toekomstige theoretische studies - het zou kunnen worden gebruikt, misschien, in werk gerelateerd aan de interpretatie van hydrodynamisch transport, biedt een nieuwe manier om voorspellingen te doen. Het nieuwe model zal waarschijnlijk ook een impact hebben op experimenteel onderzoek, met name in gemiddelde vrije pad spectroscopie, een nieuw veld waarin onderzoekers de impact willen isoleren van dragers met verschillende gemiddelde vrije paden naar geleidbaarheid.

© 2016 Fys.org