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低维纳米结构中的热输运与热电性质研究的中期报告
热输运和热电性质是纳米材料研究中的重要内容。在低维纳米结构中，由于其尺寸和形态的限制，热输运和热电性质与传统的材料有很大的差异，因此研究低维纳米结构中的热输运和热电性质具有重要的科学价值和应用前景。本中期报告主要介绍本课题组在低维纳米结构中热输运和热电性质研究方面所取得的进展。
一、低维纳米结构中的热输运研究
热输运是指热从高温体系向低温体系传递的过程，研究低维纳米结构中的热输运有助于深入理解局部温度的分布、降低热损失、提高热能利用率等问题。本课题组主要采用分子动力学方法对低维纳米结构中的热输运进行研究。
1.1热导率的计算
采用分子动力学方法计算热导率是目前研究低维纳米结构中热输运的常用方法之一。我们采用LAMMPS软件对不同尺寸和形态的纳米结构的热导率进行了计算。如图1所示，我们使用不同大小的格子来模拟不同尺寸的纳米结构，热导率的计算使用Green-Kubo方法。
图1格子模型示意图
1.2热输运的机理研究
我们进一步探究了热输运的机理，发现纳米结构的表面以及纳米结构之间的相互作用对热输运有着重要的影响。如图2所示，我们对不同尺寸的纳米线进行了热导率计算，发现在某个尺寸范围内，纳米线的热导率出现了峰值，这是由于纳米线的表面效应和纳米线之间的相互作用导致的。
图2不同尺寸纳米线的热导率
二、低维纳米结构中的热电性质研究
热电效应是指在材料中温度差异产生的电势差和电压差产生的温度差异，研究低维纳米结构中的热电性质不仅有助于深入理解材料的电输运机理，还具有实现能量转换和热管理的应用前景。本课题组主要尝试使用第一性原理方法研究低维纳米结构中的热电性质。
2.1热电性质的计算
我们主要采用VASP软件中的BoltzTraP模块对低维纳米结构中的热电性质进行计算。如图3所示，我们使用不同尺寸的正方形二维纳米结构来模拟不同的纳米尺度，同时采用不同材料的原子进行模拟，计算得到热电性质的温度和尺寸导数。
图3正方形二维纳米结构示意图
2.2热电性质的机理研究
我们还深入探究了热电性质的机理，发现在低维纳米结构中，基于界面的热电性质是非常重要的。如图4所示，我们通过对不同尺寸和形态的二维纳米结构的热电研究发现，界面导致的材料散射对电子的束缚和追踪作用非常显著，从而影响热电性质的大小和方向性。
图4二维纳米结构中的热电性质研究
结论
本中期报告展示了本课题组在低维纳米结构中的热输运和热电性质研究中所取得的一些进展。我们使用了分子动力学和第一性原理等方法，通过对不同尺寸、形态和材料的纳米结构进行研究，得到了有关热输运和热电性质的重要信息。进一步的研究需要深入探究低维纳米结构中热流的耗散机制、电子与声子的耦合机制等问题，以便更好地理解低维纳米结构中的热物理现象。