本报讯（记者刁雯蕙）南方科技大学讲席教授何佳清团队发现强轨道-晶格耦合效应导致单晶BaTiS3发生自发对称破缺，形成了一种极为罕见的一维有序、二维无序的三维晶体结构。相关研究成果近日发表于《物理评论X》。
在凝聚态物理中，晶体通常具有长程有序的结构，热导率随温度增加而下降，而非晶材料由于原子排列无序，其热导率随温度升高而上升。然而，研究团队发现，简单高对称晶体BaTiS3打破了传统凝聚态物理的既有认知规律。尽管其原子排列呈现长程有序状态，却同时展现出非晶（面内）和晶体（面外）的热传导特性。
研究团队基于晶格动力学理论计算了声子色散，发现BaTiS3高对称结构不稳定，会发生自发对称破缺。此外，研究团队从微观尺度证实了轨道与晶格之间的耦合效应是高对称结构发生自发对称破缺的根本原因。
随后，研究人员借助神经演化机器学习势，训练了BaTiS3的原子间相互作用势，并运用由该机器学习势驱动的非平衡分子动力学方法，理论预测了100至300开尔文温度区间内BaTiS3的面内与面外热导率。结果发现，无论是理论预测还是实验测量所得的面内热导率，均伴随温度升高而表现出类似非晶材料的变化趋势；而面外热导率，则展现出典型的随温度升高而降低的晶体热导率变化特征。
研究人员通过理论预测与实验测量的相互验证，揭示了强轨道-晶格耦合效应对晶体结构及热导率的影响。这一发现对阐释高对称晶体中局部无序及反常的热输运现象具有指导意义，同时为优化和寻找性能优异的新型热电材料提供了创新思路。
相关论文信息：10.1103/PhysRevX.15.011066
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