اثر پارامترهای کشسانی و ساختاری بر خواص فونونی و گرمایی یک نانو بلور با ساختار مکعبی ساده

در این مقاله با استفاده از روش ماتریس انتقال در تقریب هماهنگ، به مطالعه خواص فونونی و گرمایی یک نانو بلور می پردازیم. سامانه مورد بررسی یک بلور جرم - فنر با ساختار مکعبی ساده و با سطح مقطع مربعی است. ابتدا برای چنین دستگاهی در حالت ایده آل، طیف بسامد فونونی را در شرایط مرزی باز به دست می آوریم. سپس خواص ترابرد فونونی نانو ساختار از جمله چگالی حالت ها و ضریب عبور فونونی را در شرایط مختلف فیزیکی و ساختاری بررسی می کنیم. در ادامه با قرار دادن دستگاه درون یک گرادیان دمایی خارجی، به بررسی رسانندگی گرمایی نانو بلور می پردازیم. نتایج نشان می دهند که تغییر عوامل ساختاری مانند بسامد اتم های سطح مقطع بلور، طول ساختار و تعداد اتم های دستگاه خواص فونونی را دست خوش تغییرات قابل توجهی می کند. که از آن جمله می توان به کاهش (افزایش) ضریب عبور فونونی با افزایش (کاهش) بسامد نوعی پیوند بین اتم های سطح مقطع ساختار اشاره کرد. همچنین با در نظر گرفتن جرم متفاوت برای لایه های عرضی متوالی سامانه مرکزی (ایجاد تناوب جرمی در لایه های تشکیل دهنده نانو بلور)، شاهد کاهش رسانندگی گرمایی نانو بلور نسبت به حالت ایده آل خواهیم بود.