Neue Forschung zu den elektrischen und thermischen Eigenschaften von Nanomaterialien
Die Wissenschaftler des Projekts COOL (First-principles engineering of thermal and electrical transport at the nanoscale) verwendeten Ab-initio-Techniken auf Basis der Dichtefunktionaltheorie, um die elektrischen und Schwingungseigenschaften nanoskaliger Materialien sowie die Relaxationszeiten der Träger zu ermitteln. Sie arbeiteten auch an der Entwicklung eines neuen Verfahrens, um Elektron-Phonon-Kopplung in komplexen Materialgeometrien und in Gegenwart von Schnittstellen oder Defekten zu berechnen. Die Forschungsaktivitäten befassten sich insbesondere mit der Untersuchung der Wärmeübertragung in niedrig-dimensionalen Materialien wie Graphen. Das Team lieferte wertvolle Erkenntnisse zur außergewöhnlich hohen Wärmeleitfähigkeit von Graphen sowie zur Kopplungsstärke zwischen Elektronen und Gitterfreiheitsgraden. Die Forschungsergebnisse sind wichtig für die Schaffung zukünftiger nanoelektronischer Bauelemente. Umfangreiche Forschung wurden auch zur Beobachtung einer strukturellen Störung in einem anderen zweidimensionalen Material durchgeführt: Molybdän-Disulfid. Die Steuerung der strukturellen Integrität solcher Materialien ist essentiell für die Entwicklung von zuverlässigen und effizienten optoelektronischen Geräten. In enger Zusammenarbeit mit der Industrie entwickelte die COOL-Gruppe thermoelektrische Materialien auf Basis von Schwefelverbindungen und untersuchte gründlich ihre Transporteigenschaften. Ein besseres grundlegendes Verständnis einer vielversprechenden Klasse von thermoelektrischen Materialien kann zur Entwicklung neuer kommerzieller Verbindungen führen, die positive wirtschaftliche und ökologische Auswirkungen haben könnten. Alle Projektergebnisse wurden in Peer-Review-Zeitschriften veröffentlicht und auf einer der angesehensten Konferenzen zum Thema elektronische Struktur in Spanien präsentiert.
