p Os pesquisadores relataram um novo tipo de selenohalides de bismuto estruturado em cristal unidimensional (1-D) (BiSeX, X =Br, I) com condutividade térmica extremamente baixa. As investigações sobre a estrutura do cristal revelam que a condutividade térmica ultrabaixa se deve à ligação química enfraquecida na estrutura de baixa dimensão, mostrando uma estrutura de cristal quase-0-D. Essas descobertas fornecem uma nova regra de seleção para pesquisar materiais de baixa condutividade térmica com aplicações potenciais em revestimentos termoelétricos e de barreira térmica. p As propriedades de baixo transporte térmico são importantes para aplicações em termelétricas e revestimentos de barreira térmica. Hoje, as estratégias para adquirir baixa condutividade térmica em materiais a granel incluem defeito multi-escala (atômico, escala nano e meso), peso molecular pesado, estrutura cristalina complexa, célula unitária maior e forte anarmonicidade.

p Em um artigo recente em Science China Materials , O Prof. Li-Dong Zhao da Beihang University e colegas de trabalho propuseram uma nova estratégia para pesquisar condutividade térmica intrinsecamente baixa na estrutura cristalina unidimensional. Usando os cálculos de primeiros princípios e síntese experimental, eles encontraram um tipo de material com condutividade térmica extremamente baixa, BiSeX (X =Br, I) com estrutura em cadeia unidimensional. Os mecanismos por trás da baixa condutividade térmica foram revelados a partir do aspecto da estrutura cristalina por medições de difração de pó de nêutrons e microscopia eletrônica de transmissão de varredura corrigida por aberração corrigida por temperatura (STEM).

p Para elucidar as origens da condutividade térmica ultrabaixa, os autores fizeram comparações com vários análogos que exibem cúbico- (3-D), estruturas de cristal em camada (2-D) e em cadeia (1-D), e descobri que a condutividade térmica mostrou uma tendência decrescente de 3-D, 2-D a 1-D devido à força de ligação química entre a estrutura de baixa dimensão tornando-se progressivamente mais fraca e mais fraca.

p "Com base nessas diretrizes, descobrimos que a ligação química ao longo da cadeia enfraqueceu ainda mais com a adição de átomos de halogênio, "disse o Prof. Zhao. Portanto, as ligações químicas de BiSeX ao longo de todas as três direções cristalográficas são mais fracas do que em outros compostos, mostrando uma estrutura de cristal quase-0-D.

p Diferente do diamante de condutividade térmica ultra-alta (> 2000 W m ^-1 K ^-1 ) com fortes ligações covalentes entre átomos de carbono, o transporte de fônons em selenohalides de bismuto foi significativamente suprimido. Como resultado, eles exibem condutividade térmica extremamente baixa. "A condutividade térmica de BiSeI em 573 K atinge ~ 0,27 W m ^-1 K ^-1 , que está próximo do valor mínimo teórico, "disse o Prof. Zhao.

p Essas descobertas abrem a perspectiva de alcançar materiais de baixa condutividade térmica em uma estrutura a granel contendo uma cadeia unidimensional com aplicações potenciais nos campos de revestimentos de barreira térmica, materiais termoelétricos, etc.