熱電技術可直接將熱能轉化為電能，並為各種物品提供動力：從美國宇航局目前探索火星的”毅力號”探測器到可以冰鎮飲料的旅行冷卻器都有在用。克萊姆森大學的一位物理學家與來自中國和丹麥的合作者聯手創造了一種新的、可能改變模式的高性能熱電化合物。

克萊姆森物理學家與來自中國和丹麥的合作者聯手研發混合化合物

材料的原子結構，即原子在空間和時間中的排列方式決定了它的特性。通常情況下，固體是晶體或無定形的。在晶體中，原子呈有序和對稱的模式，而非晶質材料的原子是隨機分佈的。克萊姆森大學研究員何健和國際團隊創造了一種新的混合化合物，其中晶體和非晶態子板塊交織在一起，形成了獨一無二的晶-非晶二元結構。

何健是克萊姆森大學物理與天文學系的副教授

“我們的材料是一種獨特的混合原子結構，一半是晶體，一半不是，”理學院物理與天文學系何姓副教授說。”如果你有一個獨特或奇特的原子結構，你會期望看到非常不尋常的特性，因為特性會跟隨結構。”

備受矚目的能源研究雜誌《Joule》在一篇題為”由大原子尺寸失配誘導的具有晶態二元性的熱電材料”的論文中發表了他們的研究成果，該論文於今天（2021年4月16日）在5月19日刊前在線發表。

研究人員通過有意混合週期表上同族但原子尺寸不同的元素來創造他們的混合材料。在這裡，他們利用硫和碲之間以及銅和銀之間的原子尺寸不匹配，創造了一種新的化合物(Cu1-xAgx)2(Te1-ySy)，在這種化合物中，晶態和非晶態子板塊交織在一起，形成了獨一無二的晶態二元性。這種新化合物表現出了優異的熱電性能。

雖然這一發現並不直接影響現在的應用，但很可能在未來帶來更好的熱電材料。

“新材料的性能很好，但比這更重要的是它是如何達到這種性能水平的。”何說。”傳統上，熱電材料是晶體。我們的材料不是純晶體，我們表明我們可以用一種新的原子結構的材料達到同樣的性能水平。”

他說，他預計新材料將在10到20年內開始影響應用。”它們肯定能做到當前熱電材料無法做到的事情，但不是現在。”何說。”不過，這項研究的前景是光明的。”

除了He之外，參與這項研究的還有來自上海交通大學、中國上海陶瓷研究所和SUSTech以及丹麥奧胡斯大學的科學家。