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低维系统的热传导反常,可能不遵循Fourier热传导定律。例如一维FPU模型,在高温下,温度呈梯度分布,热导率与链长呈指数关系。而在低温下,温度不能呈现梯度分布。
我们主要研究了真实的物理系统,一维碳原子链的热传导问题。碳原子间的互作用采用Tersoff-Brenner势。在链的两端温度固定的情况下,计算了链上的温度分布情况以及热导率与链长间的关系。
结果发现温度的分布不仅与温度的数值有关,而且与碳-碳键长有关。对于一维碳原子链,当键长较小时,温度梯度须在较高的温度下才能建立,而热导率与链长呈指数关系,且在室温下热导率的数值很高。对于准一维碳原子链,热导率与链长呈对数关系,室温下热导率的数值也很高。