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近日，剧情 沈星辰教授、王建元教授团队联合北京科技大学和建刚教授团队在零维铜基卤化物低热导材料研究领域取得重要研究进展。相关论文以“Synergistic Suppression of Ionic Conduction and Lattice Thermal Conductivity through Trigonally Coordinated [CuI₃]²⁻ Units and Zero-Dimensionality in Cs₃Cu₂I₅”为题，于2026年10月6日发表在材料领域国际权威期刊《Advanced Functional Materials》上。剧情 为论文第一署名单位，硕士研究生吉琳聪为论文的第一作者，沈星辰教授为通讯作者。

金属卤化物内部存在弱化学键合，可诱发显著的声子非谐效应，进而获得本征超低晶格热导率，在热电能量转换及绝热部件中具有潜在的应用前景。但此类材料在温度梯度或电场下，其阳/阴离子易发生长程离子迁移，降低材料工作稳定性并最终引发器件失效。因此，在维持低晶格热导率的同时有效抑制离子迁移、确保材料工作稳定性成为亟待解决的关键科学问题。围绕上述难题，本文提出了“弱键合低配位构型单元+低维结构限域”的策略来实现材料热导率及离子输运的协同调控。研究以含三角配位[CuI₃]²⁻单元的零维Cs₃Cu₂I₅材料为研究对象，通过实验表征和理论计算相结合的手段，发现该材料在300-473 K温度区间内兼具0.15-0.14 W/mK的超低晶格热导率与可忽略的离子电导率特性。

图1：具有不同维度框架及不同配位单元的金属卤化物热导率和离子电导率对比示意图

Cs₃Cu₂I₅呈现零维晶体结构框架，弱键合的三角配位[CuI₃]²⁻单元促使该构型中Cu₁发生垂直于三角平面面外的大振幅振动；电子衍射技术分析表明，96 K低温条件下三角配位[CuI₃]²⁻单元中Cu₁的面外原子位移参数为0.105 Ų，远高于面内方向原子位移分量，证实了Cu₁面外大振幅振动特征。变温拉曼光谱观测到低频拉曼活性模式主要源于Cu₁原子的振动贡献，为Cu₁原子参与低频晶格振动提供实验依据。理论计算下的声子色散、态密度与三/四声子散射率结果共同表明，Cu₁主导的低频声子具有局域化特征，势能面计算进一步揭示Cu₁原子的振动具有强非谐特性，能显著增强载热声子的散射作用及抑制晶格热输运。

图2：Cs₃Cu₂I₅的拉曼光谱与热膨胀测试结果

实验与理论结果共同证明，弱键约束的三角配位[CuI₃]²⁻单元诱发低配位Cu₁原子产生局域强非谐振动，可强烈散射载热声子，是该体系超低晶格热导率的核心来源。同时，零维框架将该振动限制在结构单元内部，有效阻断了离子跨单元迁移通道，使Cs₃Cu₂I₅兼具超低晶格热导率与可忽略离子电导率的优异特性。

论文链接：//doi.org/10.1002/adfm.78763

本工作得到工信部海外青年人才计划、国家自然科学基金区域创新发展联合基金、中央高校基本科研业务费项目、陕西省自然科学基础研究计划-青年项目的支持。

（文图：沈星辰、吉琳聪；审核：闫娜、晁小荣）