北京时间2022年10月8日，《中国科学:物理学力学天文学》(SCIENTIA SINICA Physica, Mechanica & Astronomica, SCPMA)在线发表题为“Emerging theory and phenomena in thermal conduction: A selective review”的综述。文章从理论模型和实验技术进展角度全面介绍了近十多年热输运领域中的新兴理论和新奇现象。
器件的小型化和集成化导致电子器件的功率密度不断提高，这使得热传输的操纵成为现代电子技术和工业应用中的一个重要的研究课题。具有高热导率的材料可用于电子器件的散热，而热电材料追求低热导率材料。从传统观点来说，热输运是根据傅里叶定律描述的。有趣的是，在过去几十年中，人们在纳米结构中观察到了许多违反傅里叶定律的新兴热传导现象，这引起了相当大的关注。例如，基于分子动力学模拟和实验测量，报道了硅纳米线中的异常热传导现象。这种反常的热传导导致了低维材料中特殊的尺寸依赖性热输运
近几十年来，实验、理论和计算的发展促进了对纳米尺度热传导的理解。如声子水动力学输运、相干声子热输运、界面热输运和声子-声子相互作用等等。此外，已经发现了与电子输运类似的新兴声子现象，如声子干涉效应、声子弱耦合作用、声子的拓扑性质和高阶声子非谐相互作用等等。这些前沿的声子热输运现象是最近十数年活跃的热点研究课题，并且发展迅速，受到了广泛的关注。
在本综述中，研究团队介绍了一些在声子输运领域最前沿的研究进展。首先，讨论声子的波动性质，其中包括的声子干涉性以及声子的拓扑性质。然后回顾了热输运中的声子弱耦合作用的最新进展。接下来介绍了高阶声子非谐相互作用对热输运的影响。最后是对未来热输运研究方向的简要展望。
本文的作者分别是同济大学物理科学与工程学院/声子学与热能科学中心陈杰教授，华中科技大学杨诺教授，西南大学王啸天教授，新加坡科技设计大学杨声远教授以及新加坡科技局高性能计算中心张刚教授。同济大学物理学院为第一单位。
该研究工作得到了基金委重大项目/重点项目/面上项目、科技部重点专项、和上海市科委的资助。
论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11433-022-1952-3
