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JACS: 强反键I（p）–Cu（d）态导致CuBiI4的本质低热导率

NavyLIu
2023-01-04


image.png化学键对晶体固体中的热量传导有着重要的影响，而通过适当的化学调整，可以实现极低的导热率。近日，贾瓦哈拉尔尼赫鲁高级科学研究中心Kanishka Biswas合成了立方金属卤化物CuBiI4的高质量晶锭，并探索了其化学键合和热传输特性。

 

本文要点：

1) 在4–423 K的温度范围内，其表现出约0.34–0.28 W m–1 K–1的固有超低热导率（κlat），且20 K时的结晶峰为1.82 W m–1K–1，这比其他铜基卤化物或硫族化物材料低得多。晶体轨道Hamilton布居分析表明，在费米能级（Ef）以下产生的反键态（由强的铜3d和碘5p相互作用产生）导致铜-碘键弱化，从而导致弹性模量降低并软化晶格，最终在CuBiI4中产生极低的κlat。

2) 复杂晶体结构中存在的具有混合共价和离子相互作用的化学键主要源自局部铜-碘化物键的低位光学声子模式中产生的晶格非谐性振动，并且其得到了低温比热容测量和拉曼光谱的证实。铜和碘之间强p–d反键相互作用的存在导致了非谐软晶格，从而形成了低能局域光学声子带，抑制了载热声学声子引导CuBiI4中的固有超低κlat。

 

参考文献：

Anustoop Das et.al Strong Antibonding I (p)–Cu (d) States Lead to Intrinsically Low Thermal Conductivity in CuBiI4 JACS 2023

DOI: 10.1021/jacs.2c11908

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c11908




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