近期，我院24级硕士研究生崔佳炜作为第一作者，戴振宏教授和赵银昌教授为通讯作者，太阳集团tyc33455为第一完成单位，相关研究成果分别以 “First-principles investigation of synergistic rattling and delocalization effects on ultralow lattice thermal conductivity and thermoelectric performance in Zintl phase RbSnSb” 为题发表在美国物理学会期刊 《Physical Review B》 上；以及以 “Microscopic mechanism of low lattice thermal conductivity induced by strong anharmonic vibrations in thermoelectric Zintl compounds KXAs (X = Sn, Ge)” 为题发表在国际知名学术期刊 《Chinese Journal of Physics》 上。研究工作得到了国家自然科学基金项目和山东省自然科学基金重大基础研究项目的资助。

随着环境污染问题日益加剧以及全球能源需求持续增长，开发高效、清洁的能源利用技术已成为当前研究热点。热电材料能够直接将热能转化为电能，具有绿色环保、结构简单和稳定性高等优点，在工业废热回收和固态制冷等领域展现出广阔的应用前景。衡量热电材料性能的重要指标为热电优值（ZT），其大小与材料的塞贝克系数、电导率和热导率密切相关。其中，降低晶格热导率被认为是提升热电性能的重要途径之一。

我院材料模拟与设计团队联合清华大学，在 Zintl 化合物热电性质研究方面取得重要进展。研究团队基于第一性原理计算方法，结合自洽声子理论与半经典玻尔兹曼输运方程，对材料的声子输运行为及其热电性能进行了系统研究。研究结果表明，在 RbSnSb 中，Rb 原子的离域特性与 Sb 原子的 “rattling” 振动协同作用，显著增强了晶格非谐性，使材料的晶格热导率降低至 1 W·m-1·K-1 以下，并揭示了其超低热导率的微观物理机制。同时，多能谷电子结构与自旋轨道耦合效应进一步优化了电子输运性能，使材料在 900 K 时获得高达 4.89 的热电优值（ZT）。此外，相关 Zintl 化合物 KXAs（X = Sn, Ge）同样表现出超低晶格热导率和优异的热电性能，在 800 K 时的热电优值分别达到 2.88 和 2.78，展现出良好的应用潜力。该研究不仅深化了对热电材料声子输运机制的认识，也为新一代高性能热电材料的设计提供了重要理论依据，在工业废热回收与能源利用等领域具有潜在应用价值。

崔佳炜，山东烟台人，太阳成集团tyc33455ccww物理学2024级硕士研究生。主要研究方向为基于第一性原理计算的热电能源材料模拟与设计。目前以第一作者身份发表SCI论文4篇。2025年荣获太阳集团tyc33455研究生学业奖学金一等奖及太阳集团tyc33455“优秀研究生”荣誉称号。

文章信息（1）：

文章作者：Jiawei Cui（崔佳炜），Yinchang Zhao（赵银昌） ，Pengfei Sui（隋鹏飞），Jun Ni（倪军）, and Zhenhong Dai（戴振宏）

文章题目：First-principles investigation of synergistic rattling and delocalization effects on ultralow lattice thermal conductivity and thermoelectric performance in Zintl phase RbSnSb

文章DOI：https://doi.org/10.1103/3gd5-6c96

链接：https://journals.aps.org/prb/accepted/10.1103/3gd5-6c96

文章信息（2）：

文章作者：Jiawei Cui（崔佳炜），Yinchang Zhao（赵银昌）， Jun Ni（倪军）, and Zhenhong Dai（戴振宏）

文章题目：Microscopic mechanism of low lattice thermal conductivity induced by strong anharmonic vibrations in thermoelectric Zintl compounds KXAs (X = Sn, Ge)

文章DOI：10.1016/j.ciph.2025.08.037

链接：https://doi.org/10.1016/j.ciph.2025.08.037