我校功能晶体团队参与的Ag8SnSe6单晶研究在国际顶刊Nature Materials上发表重大科研成果

近日，国际顶级期刊《Nature Materials》（影响因子47.66）在线发表了题为“Extreme phonon anharmonicity underpins superionic diffusion and ultralow thermal conductivity in argyrodite Ag8SnSe6”的研究论文，该工作汇聚了世界各地17家科研机构，耗时近5年合作完成，其中包括上海交通大学、中国散裂中子源科学中心、同济大学、美国杜克大学、上海电机学院、法国郎之万研究所、日本原子能机构、澳大利亚卧龙岗大学、德国慕尼黑工业大学中子和正电子研究中心、印度巴巴原子能研究中心等。我校材料学院功能晶体团队金敏教授/林思琪副教授参与了该研究，开发出一种迄今国际上最大尺寸的Ag8SnSe6单晶，为本工作提供了关键性基础材料。

热电材料是一种可实现热能与电能直接相互转换的功能材料，在温差发电和固态制冷等方面有广泛应用。最近几年，人们发现一类新型Ag基硫银锗矿材料展现出可比拟甚至优于商业化Bi2Te3基材料的热电性能而成为关注焦点。该材料体系的超低晶格热导率是其具有优异热电性能的关键因素之一，为弄清其机理，高完整的单晶样品将是实验顺利进行的重要保障。然而，Ag基硫银锗矿材料极低的热导率（与木头相当）及具有超离子态的结构特征导致晶体生长极其困难。我校功能晶体团队立足自身优势，开发了一种新型垂直布里奇曼技术，针对晶体生长固液界面易凹陷，通过采取加大晶体边缘热量辐射功率、坩埚底部中心轴方向安装导热棒、坩埚底部边缘加强保温等措施对固液界面进行优化，使之向微凸或平界面靠拢，为高完整晶体生长创造了良好条件，成功制备出了具有代表性的大尺寸Ag8SnSe6单晶。在此基础上，利用同步加速器X射线、中子散射技术及机器学习分子动力学模拟等手段，系统研究了Ag8SnSe6的离子扩散与晶格动力学，揭示出巨声子非谐性是导致硫银锗矿基超离子化合物超低晶格热导率的本征原因。此外，该研究还提出了一种新的超离子相变微观晶格动力学机制，为设计新型热电材料与固态电解质提供了新的思路。

  材料学院功能晶体团队开发的新型垂直布里奇曼技术及制备的大尺寸Ag8SnSe6晶体

该工作得到了国家自然科学基金和上海市教委“曙光计划”等项目的支持。

  论文链接： https://www.nature.com/articles/s41563-023-01560-x  

戚建明博士在变系数非线性伯格斯方程孤子解的动力学研究上取得新进展

非线性偏微分方程（NLPDEs）模型出现在现实世界中的许多物理现象中，也运用在丰富的科学领域里，如流体动力学、非线性光纤、核物理、电磁学、医学、金融、数学生物科学等。为了通过NLPDEs的定性和定量特征来具体理解物理现象，研究这些方程的精确解是至关重要的。与常系数方程相比，变系数方程更为复杂，可以在现实生活中模拟更多的物理现象，特别是在考虑边界和介质的不均匀性时所得到的孤子在自然界中无处不在，出现在不同的系统中，如浅水波、DNA激发、玻色-爱因斯坦凝聚物中的物质波和非线性光学中的超短脉冲等。经典的伯格斯方程发生在非线性声学、气体动力学、交通流动和流体力学中。利用伯格斯方程模拟非平面激波的形成和衰减，在流体动力学研究中是非常热点的问题。人们对该方程的解析方法进行了大量的研究工作。

近日，我校商学院戚建明博士和其指导的硕士研究生朱清昊同学发现了变系数伯格斯方程的精确波解的多种形式，得到了前人研究工作中没有发现的很多新解。最重要的是，在求解过程中运用了双周期雅可比椭圆函数思想，这是以前在寻找非线性变系数伯格斯方程时从未见过的。这些新的精确孤子解包含以三角函数、有理函数和雅可比椭圆函数、双曲函数的形式导出的变系数，显示了与原有结果许多不同类型的新结果，如湮灭、抛物型扭结、弯曲型扭结、斜形、激波孤子等。

该研究运用了计算机软件制作的三维或二维图像，更加形象地刻画了孤子传输的物理动力学行为，研究中所有物理行为的分析和推断都建立于严格的数学计算结果之上。在未来，上述两种方法可用于研究其他具有变系数的非线性方程，同时该研究方法和结果也可以帮助研究人员在等离子体冲击波、非线性动力学、非线性电路传输模型等多方面研究领域寻找更多不同形式的和不同类型的传播孤子。

该研究成果以“Further results about the non-traveling wave exact solutions of nonlinear Burgers equation with variable coefficients”为题，发表在国际SCI期刊《Results in Physics》(JCR一区，中科院2022年升级版2区)上。《Results in Physics》期刊是国际著名出版商Elsevier为聚焦物理学领域相关的原创性科研成果而创办的学术期刊。上海电机学院商学院是该成果的唯一完成单位，戚建明老师为该论文的第一作者和通讯作者，朱清昊同学为第二作者。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.rinp.2023.106285