报告题目：原子级别的能量和电子传输的表征
报告人：王信伟（美国爱荷华州立大学教授）
报告时间：2018年5月14日星期一下午14:30-16:30
报告地点：机械与汽车工程8297至尊品牌游戏官方网站19号楼209楼会议室
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机械与汽车工程8297至尊品牌游戏官方网站
2018年5月9日
报告人简介：
王信伟教授目前任职于爱荷华州立大学，ASME会员，主持了10余项美国自然科学基金，国防部和能源部项目。主编及参编了4本专著，在国际权威学术期刊Advanced Materials, ACS Nano, Nano Letters, Small等发表学术论文124 篇（近五年56篇），SCI引用共计超过4500次，单篇文章最高被引用超过过1700次 （H 指数: 28）. 是美国AIAA （美国航空航天学会）Associate Fellow 和 ASME (美国机械工程师协会） Fellow, 国际学术期刊《International Journal of Thermophysics》《Scientific Reports》等8家期刊的编委。由于他在热学领域的杰出贡献， 获得了普渡大学的首届Viskanta Fellow奖 （2013 年）和依阿华大学的Mid-Career Research Award (2014年）。
近年来的代表性成果主要包括：
（1）展开了早期的超快速激光-材料相互作用中激波的分子动力学模拟,深刻揭示了激波内部原子的速度、压力、密度和温度结构， 以及组分渗透。并且成功的观测到了二次激波及其引起的材料二次沉积。工作大量发表在Journal of Applied Physics， Journal of Physics D, Applied Physics A, 和Physics Letters A等应用物理杂志上。
（2）分子动力学研究纳米结构中的声子散射，深刻揭示了材料的界面特性，机械特性，和内部缺陷对传热的影响。第一次发现了高度弯曲石墨烯转折点的不同模式声子之间的相互转换，以及声子模式之间的长距离能量分离。他们实验室第一次发现了纳米结构的表面可以有效的增强和二维原子材料的能量耦合。这为2维材料界面的热传递的增强提供了一个全新的途径和研究方向。 研究结果发表在Physical Review B，Nanoscale，Physics Letters A等杂志上。
（3）先后开发了六种微/纳米热测量技术，应用于大量的纳米材料的热物性的测量（１维，２维，和３维）。首次成功的实现了1～3原子层厚度的材料（金属，石墨烯）在毫米尺度导热和声子-电子相互作用的测量。他提出和发展的等效热阻尼概念 （Thermal reffusivity)成功和有效的揭示了材料缺陷对电子和声子传热的影响。其在0 K的残余值可以直接用来表征和计算材料的缺陷尺寸。他的工作大量发表在Small、ACS Nano, ACS Applied Materials and Interfaces, Nanoscale 和Carbon等杂志上。
（4）基于材料的拉曼散射进行温度测量，将温度分辨率推进到原子量级，根据这一方法实现了原子量级的石墨烯-碳化硅界面材料的传热研究。这是传热学领域第一次实现界面材料纳米级别的温差测量和热阻的测定。研究成果发表在Small上。根据激光和原子力显微镜之间相互作用产生的近场加强作用实现了水平方向上10纳米以下量级的温度分辨率。这是首次在实验中验证了近场加强作用对基底的加热效应并揭示了光的非线性吸收机理以及本地化的非傅里叶传热效应。这项工作发表在ACS Nano上。后续工作也陆续发表在ACS Applied Materials and Interfaces, Nanoscale, 和Acta Materialia。
（5）首次实现了以拉曼散射为基础的热电子迁移的测量，测定了无空间约束的纳米厚度MoS2电子迁移率和迁移距离。相关的工作已经发表在了Nanoscale上。他的实验室第一次提出和发展了时域查分和频域空间的拉曼散射技术，并成功用于微米尺度材料的热扩散系数的测量。工作已经发表在Optics Letters和Optics Express。这些新技术摆脱了现有方法中需要的材料的激光吸收和温度的测量，为极高精度拉曼散射测量微纳米材料的热响应和导热系数开辟了一个新的方向。
报告摘要：
Down to Atomic Level Characterization of Energy and Electron Transport
This talk will cover our new technology development and frontier research on phonon and electron transport probing based on Raman scattering, a technology traditionally widely used for structure analysis. The Raman-based thermal probing in two areas of our work will be covered. The first one is micro/submicron particle induced near-field effect. This phenomenon has been widely used in surface nanoscale structuring and imaging. For the first time, we have achieved nanoscale mapping of particle-induced thermal, stress, and optical fields under near-field excitation at a 20 nm resolution. This represents a very exciting advance for far-field thermal probing of near-field thermal phenomenon with an ultra-high resolution. The second area is our recent development of energy transport-state resolved Raman (ET-Raman). This is a breakthrough that pushes the physics process study down to nanosecond and picosecond scales, and is able to simultaneously characterize the conjugated transport of phonons in the in-plane and across-plane directions and transport of hot carriers in the in-plane direction. 2D materials as thin as 1.8 nm have been investigated, and we are able to measure the in-plane thermal conductivity, interface thermal resistance, and hot carrier diffusion coefficient/mobility at the same time. This provides the most advanced and accurate phonon and electron transport study of virgin 2D materials.
