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热二极管作为传统电二极管的对应物可以对热流产生整流作用。它是最基本的热流控制器件。而负微分热阻是制造许多具广泛用途的热控器件的关键，因此自它被提出仅数年时间就吸引了人们广泛的兴趣。二者在"声子学"这门新兴的以在微观固体中的智能独立控制为基础的学科中起到关键作用。 首先，已有对热二极管的研究多集中于稳态，即输入两端的温度信号不随时间变化。电二极管的性能在输入电压信号的频率增加且超过一定数值时明显降低，类似地当输入温度信号振荡且频率超过一个临界值时热二极管的性能也会严重下降。具体地研究了一个两段不同Frenkel-Kontorova(FK)链结合成的热二极管模型的频率响应。展示了临界频率随多种系统参数包括尺度、界面耦合强度等的依赖关系。这个研究对设计在快速变化的环境中可以稳定工作的热二极管起到一定的辅助作用。 接下来，通过结合Frenkel-Kontorova(FK)链和耦合转子(coupled rotator)链，设计了一个双向负微分热阻模型，即通过模型的热流总随温差的增大而降低，无论温差的变化是由高温还是低温变化引起。展示了双向负微分热阻合适的工作温度区间，介绍了它潜在的广泛应用，包括热流限制器和恒流热源。