这就是计算物理学的切入点，在强大的超级计算机上使用先进的模拟和建模技术来揭示控制热电材料行为和热传导的基本物理原理。“解开热电材料的理论秘密使我们向更绿色、更可持续的未来迈进了一步，”THEOS的研究员恩里科·迪·卢森特(Enrico Di Lucente)说，他与现任剑桥大学的米歇尔·西蒙切利(Michele Simoncelli)以及THEOS负责人兼NCCR MARVEL主任尼古拉·马尔扎里(Nicola Marzari)教授合作。
为了解开这个谜团，EPFL团队的研究重点是一类被称为skutterudites的晶体，它具有独特的笼状原子结构，被认为是热电转换的有前途的材料。当补充原子(被称为“响尾蛇”)被添加到它们的原子笼中时，它们的热电效率就会提高。通过EPFL开发的新模型，研究人员观察到预期的传热显著减少，并且在不需要任何经验数据的情况下以极高的精度预测了这一现象。
主要的科学进步来自于计算模型如何揭示了一个意想不到的起作用的量子机制。“我们第一次发现，这些响尾蛇原子引起了晶体内热量传导方式的转变，从颗粒状传导转变为波状隧穿，”Di Lucente说。新的计算模型为设计具有超低导热性的新型材料打开了大门，而无需进行昂贵的经验试验，使我们离创造更节能的经济又近了一步。
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