Thermische Leitfähigkeit in Schichtmaterialien
Bei bestimmten Materialien liefert die Elektron-Phonon-Kopplung einen wichtigen Beitrag zu ihrer Wärmeleitfähigkeit. Das EU-finanzierte Projekt "Non adiabatic vibrational spectra from first principles" (NON ADIABATIC PHONON) verwendet rechnergestützte Techniken, um solche Materialien weiter zu erkunden, zu entwerfen und zu charakterisieren. Die Projektpartner verwendeten zwei verschiedene, vor Kurzem vorgeschlagene Methoden, die die Erforschung des nicht-adiabatischen Beitrags und von anharmonischen Effekten auf das Phononenspektrum ermöglichen. Zu solchen Phänomenen wurde berichtet, dass sie vor allem Schichtmaterialien wie Graphen, Magnesiumdiborid, Graphen-Kalzium und Supraleiter beeinflussen. Das erste Verfahren war eine selbstkonsistente Phonon-Berechnung mit einem Bose-Einstein-Faktor, der die Atome in der Elementarzelle verschiebt. Das zweite Verfahren nutzte die Störungstheorie erster Ordnung für Änderungen an den stationären Kräften nach Ionenverschiebungen. Die Wissenschaftler charakterisierten einen großen Satz von kristallinen Materialien mit unterschiedlichen chemischen Strukturen. Ergebnisse zeigten, dass es einige Materialien mit großen anharmonischen Effekten gibt, die auch für ihre niedrige Wärmeleitfähigkeit verantwortlich sind. Diese Eigenschaft ist für die Untersuchung thermoelektrischer Materialien relevant. NON ADIABATIC PHONON war eine Zusammenarbeit zwischen Partnern aus Europa und Mexiko. Die Projektergebnisse wurden in 12 Publikationen verbreitet.
