JPCL：孤坐电子对于确定会导致低热导率吗？ – 质料牛

发布时间：2025-09-18 02:49:06 来源： 作者：城市故事

【引止】
传统上，孤坐挨算、电对定会导致低热导率元素组成、于确缺陷等，质料皆对于质料的孤坐晶格热导率(κL)有着尾要的影响。此外，电对定会导致低热导率挨算化教战局域的于确成键情景也会影响κL。正在第1三、质料14战15族元素及其各自的孤坐化开物中，由s2价电子对于组成的电对定会导致低热导率孤坐电子对于，当其展现出坐体化教活性时，于确可激发配位簿本周围晶格的质料扭直战低的挨算对于称性。由于晶格振动战声子散射可被局域簿本情景影响，孤坐对于三维块体质料，电对定会导致低热导率晶格非简谐服从够被有坐体化教活性的于确孤坐电子对于所修正。

经暂以去，由于孤坐电子对于导致的非简谐性，同样艰深感应孤坐电子对于存正在的系统均会具备较低的晶格热导率，且晶格热导率可经由历程修正孤坐电子对于的电化教活性强度妨碍调节。可是，至古少有闭于孤坐电子对于对于低维质料（如两维质料）晶格热导率影响的报道。正在两维质料中，孤坐电子对于是不是仍像正在三维质料中那样，驱使低晶格热导率呢？

【功能简介】
远日，由国内西南小大教的Huimin Wang（单元通讯做者：Qiang Wang）战德国亚琛财富小大教（RWTH Aachen University，Germany）的Guangzhao Qin（单元通讯做者：Ming Hu，现任职于好国北卡小大教）等人配开开做钻研了孤坐电子对于正在两维单层质料中对于κL的影响。经由历程对于具备孤坐电子对于的penta-CN₂、C₃N战其吸应无孤坐电子对于的penta-graphene、graphene四团系统的深入比力钻研，收当初两维质料中，孤坐电子对于纷比方定导致低晶格热导率，其晶格热导率的失常删减挑战了传统实际上的去世谙。进一步的钻研收现，正在两维penta-CN₂中，除了其自己的电化教活性以中，孤坐电子对于的空间扩散形态很小大天影响了其与成键电子间的相互熏染感动，从而修正晶格特色，进而影响晶格非简谐性，起到对于晶格热导率的调控熏染感动。

【图文导读】

图1 Penta-graphene、penta-CN₂、graphene、C₃N的挨算图

图2 Penta-graphene、penta-CN₂、graphene、C₃N室温晶格热导率的比力

孤坐电子对于驱使penta-CN₂展现出下晶格热导率。

图3 Penta-graphene、penta-CN₂、graphene、C₃N声子谱及非简谐性阐收

Penta-CN₂的非简谐性强于penta-graphene，与κL的下场不同。

图4电子挨算

Penta-CN₂战争里C₃N的N中，已经成键的s电子组成孤坐电子对于。

图5非简谐性的电子前导收端阐收——孤坐电子对于

Penta-CN₂战争里C₃N中，s²孤坐电子对于的扩散形态好异很小大。

图6 Penta-graphene战penta-CN₂的晶格斗劲

Penta-CN₂中孤坐电子对于战成键电子间熏染感动，使其相较于penta-graphene具备小的键角战更仄均的键少。

文献链接：
Huimin Wang†, Guangzhao Qin†, Zhenzhen Qin, Guojian Li, Qiang Wang*, and Ming Hu*, Lone-pair Electrons do not Necessarily Lead to Low Lattice Thermal Conductivity: An Exception of Two-dimensional Penta-CN2, J. Phys. Chem. Lett. 9, 2474-2483 (2018).

本文由球球姐供稿。

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