作為論文的第一作者和通訊作者之一，華東師范大學(xué)物理學(xué)系理論物理研究所的柯學(xué)志博士，在最新一期的美國(guó)物理學(xué)會(huì)的權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters 103(2009)145502)上發(fā)表了有關(guān)熱電材料PbTe-AgSbTe2的生長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)方面的一篇有意義的學(xué)術(shù)論文。

　　隨著全球工業(yè)化步伐的加快，世界性的能源短缺已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。利用溫差來(lái)發(fā)電，就是一種能源再利用的極好方法，但是其關(guān)鍵是選擇熱電材料與技術(shù)。因?yàn)槠鋺?yīng)用不需要使用傳動(dòng)部件，工作時(shí)靜音、無(wú)排棄物，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，并且這種材料性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的環(huán)保節(jié)能材料。因此，人們希望找到一種擁有較高的熱電轉(zhuǎn)換效率的材料。然而，大部分熱電材料熱電轉(zhuǎn)換效率偏低成為制約熱電材料應(yīng)用的主要因素。熱電轉(zhuǎn)換效率主要由熱電優(yōu)值(ZT)來(lái)決定，現(xiàn)在大部分熱電材料ZT<1(對(duì)應(yīng)熱電轉(zhuǎn)換效率<10%),因此，提高ZT值一直是熱電材料研究者的主要工作，我國(guó)也非常重視，目前有國(guó)家重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃(973)等項(xiàng)目。

　　人們發(fā)現(xiàn)PbTe/AgSbTe2復(fù)合材料具有很高的熱電性能，其平均熱電性能優(yōu)值ZT 有可能突破2，高于一般的熱電材料，耐熱溫度可達(dá)到800-900K，耐熱溫度區(qū)間則高達(dá)500K，人們估計(jì)它的熱電轉(zhuǎn)換效率可能達(dá)到18%。因此 PbTe/AgSbTe2復(fù)合材料是一種非常有發(fā)展前景、亟待發(fā)掘的材料，對(duì)PbTe-AgSbTe2的研究是非常有意義的。為了研究這種材料產(chǎn)生高熱電優(yōu)值的原因，研究者首先必須知道其具體的原子結(jié)構(gòu)，但是在體塊材料PbTe中確定AgSbTe2納米顆粒的生長(zhǎng)機(jī)制及其結(jié)構(gòu)是當(dāng)今世界實(shí)驗(yàn)上的技術(shù)難題。

　　在美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)拉斯維加斯分校訪問(wèn)期間，柯學(xué)志博士與該校物理系的陳長(zhǎng)風(fēng)教授，美國(guó)通用汽車(chē)公司的楊繼輝博士和美國(guó)Brookhaven國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行合作，利用第一原理的量子力學(xué)方法并結(jié)合高分辨率的透射電鏡仔細(xì)地研究了 AgSbTe2的生長(zhǎng)機(jī)制及其原子結(jié)構(gòu)，得到了一些有意義的結(jié)果。

　　柯學(xué)志等研究者對(duì)摻雜物AgSbTe2在PbTe中的生長(zhǎng)機(jī)制和原子結(jié)構(gòu)有了非常有意思的發(fā)現(xiàn)：一是模擬的圖像與高分辨率的透射電鏡一致;二是一般而言，一個(gè)帶正電荷(的離子)總是喜歡與一帶負(fù)電荷的結(jié)成一對(duì)(電偶極子)，但在一定的條件下(壓力或者應(yīng)力的作用下)，研究者發(fā)現(xiàn)情況剛好相反;三是研究者發(fā)現(xiàn)的基態(tài)結(jié)構(gòu)比其它研究組所發(fā)現(xiàn)的大約要穩(wěn)定相當(dāng)800度的溫度，這些發(fā)現(xiàn)可能對(duì)這一類(lèi) PbTe摻雜熱電材料將有一定的指導(dǎo)意義。研究者計(jì)劃將在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究其高熱電優(yōu)的機(jī)理和系統(tǒng)地研究這一類(lèi)熱電材料的生長(zhǎng)機(jī)制。