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2023年11月15日，德國(guó)慕尼黑大學(xué)韓丹博士和英國(guó)伯明翰大學(xué)的David Scanlon教授合作在Matter期刊上發(fā)表了一篇題為“Discovery of multi-anion antiperovskites X₆NFSn₂(X = Ca, Sr) as promising thermoelectric materials by computational screening”的研究成果。

該工作報(bào)道了兩種具有優(yōu)異熱電性能的新型多陰離子反鈣鈦礦材料X₆NFSn₂（X = Ca、Sr），在鈣鈦礦衍生體系中實(shí)現(xiàn)了“聲子玻璃、電子晶體”的概念。

論文通訊作者是韓丹、David Scanlon；第一作者是韓丹，朱博南。

Matter：韓丹/David Scanlon團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦衍生體系中實(shí)現(xiàn)“聲子玻璃、電子晶體”的概念

導(dǎo)電和導(dǎo)熱作為熱電材料的兩個(gè)基本屬性，總是相互依存。“聲子玻璃、電子晶體”（PGEC）概念有助于解耦熱電材料的電性能和熱性能，從而提高熱電優(yōu)值（ZT）。“聲子玻璃、電子晶體”行為最初是在方鈷礦和籠形化合物中觀察到。除了方鈷礦和籠型化合物之外，鑒于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)A位原子的立方八面體結(jié)構(gòu)，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)成為驗(yàn)證“聲子玻璃、電子晶體”概念的新載體。盡管如此，目前報(bào)道的鹵化物、氧化物、氮化物鈣鈦礦材料的熱電性能仍遠(yuǎn)落后于最佳的熱電材料，例如SnSe。

慕尼黑大學(xué)化學(xué)系的韓丹博士和伯明翰大學(xué)的David Scanlon教授從陰離子演化思路出發(fā)結(jié)合結(jié)構(gòu)搜索的方法，理論設(shè)計(jì)了多陰離子反鈣鈦礦X₆NFSn₂（X = Ca、Sr 和 Ba）。他們采用團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的ThermoParser軟件（https://github.com/SMTG-Bham/ThermoParser）和機(jī)器學(xué)習(xí)輔助的晶格熱導(dǎo)計(jì)算，細(xì)致地探究了Ca₆NFSn₂和Sr₆NFSn₂的熱電性能，發(fā)現(xiàn)它們具有良好的電導(dǎo)和低的晶格熱導(dǎo)，導(dǎo)致在1000 K時(shí)，熱電優(yōu)值可達(dá)1.9和2.3。它們的熱電優(yōu)值已高于當(dāng)前已報(bào)道的鈣鈦礦氧化物和鹵化物。