2024年12月9日，王晨研究员在自然指数期刊《Physical Review B》上发表了题为“Thermal switching across the ultrafast amorphous to crystalline transition in Sc0.2Sb2Te3”的研究成果。这项研究系统揭示了钪锑碲合金（Sc0.2Sb2Te3）在超快晶态-非晶态转变过程中原子运动、非谐晶格动力学及热导率跳变之间的内在关联机制。王晨研究员为第一作者，香港大学机械工程系陈粤副教授为文章通讯作者，深圳大学高等研究院为第一完成单位。
研究团队基于矩阵张量的结构描述符以及第一性原理的计算数据，构建了一种针对复杂钪锑碲合金体系的高效机器学习势函数。结合经典分子动力学模拟，该研究成功揭示了钪锑碲合金超快的晶态-非晶态转变的根本原因，即以Sc原子为中心的基团在6配位和7配位的相似空间构型间发生快速可逆转化。密度波动及经典流体动力学研究表明，在保持超快响应及长使用寿命的前提下，锑碲合金体系的理论热开关比值高达2.4，这一高比值还通过非平衡分子动力学模拟得到了进一步验证。 此外，结合准简谐格林久保（QHGK）的理论框架，该研究还进一步将声子非谐性及结构无序性同时纳入热输运性质的理论描述之中，进一步明确了Te原子亚晶格主导的非谐晶格动力学行为变化是热导率大比值变化的主因。这项研究成果为探究快速相变合金中的原子动力学行为及其在热开关的应用提供了新的理论指导。
本研究得到中国香港优配研究基金（C7002-22Y, 17318122, 和C6020-22GF）的资助。
原文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.110.214202
图1. 钪锑碲合金体系作为热开关的机理示意图。
撰稿：王晨 审核：刘俊芳、李晓光、李猛
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