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2019年2月初，Joule繼

Research Article （研究性論文）；集錦請見：

https://www.cell.com/joule/home,

Review（綜述）；集錦請見：

https://www.cell.com/joule/libraries/reviews  

Perspective（前瞻性短綜述）；集錦請見：

https://www.cell.com/joule/libraries/reviews

Future Energy （未來能源）；集錦請見：

https://www.cell.com/joule/libraries/future-energy

Commentary（評述性論文）；集錦請見：

https://www.cell.com/joule/libraries/commentaries

Preview（預覽性論文）；集錦請見：

https://www.cell.com/joule/libraries/previews

六大類文章之后推出第七類文章：Report （啟發性報道論文）。

以下內容來自Joule主頁對Report的描述：

https://www.cell.com/joule/article-types

Description:

· Reports  present highly influential findings of immediate interest to the broader energycommunity.

· They are distinct from Research Articles—Reports are more concise and, above all  else, they are evaluated primarily on the importance and technical validity of the findings.

· Reports must highlight the significance and rigor of the research so the potential scientific impact is obvious to the broad and scale-spanning readership of Joule.

Length:

· A typical Report will be limited to 2500 words of text, and no more than four display items (figures and tables). Additional items and details may be published online as Supplemental Information.

Context & Scale:

· A key feature of all Joule Reports is the inclusion of a“Context & Scale” box. This is a summary to communicate to non-experts the context and implications of the research (including implications at different scales), and the challenges and opportunities in scaling up or down the conclusions presented. Authors should ensure that the text is understandable to a non-expert by minimizing technical jargon wherever possible.

· The Context & Scale statement should be 1 or 2 paragraphs with a maximum of 1000 characters including spaces. 

· The Context & Scale statement may be somewhat speculative in nature. It should, however, be substantiated by the key results presented in the article.

Peer Review:

· Reports will be subject to rigorous peer review by experts on the subject matter.

· Additional effort is taken by the editorial team and reviewers to expedite this process, relative to a full research article.

一言以蔽之，Report更短小精悍。字數限制在2500字左右，需要講清楚對一個領域具有巨大啟發性，兼具時效性的想法。評審過程更注重所提出的內容的重要性并且需要一定的科研數據作為支撐。評審過程也相對更迅速。寫作手法上需要精煉出所提內容的重要性和準確性，要能引起廣大觀眾的閱讀興趣，并給不同能源領域的科學家以啟發。相比于Research Article，Report對表征和具體機理的討論相對更少，但可以有支持文件（supporting information）。

以下舉個最近上線的Joule Report文章作為例子。

第一作者：Shashwat Anand

通訊作者：G. Jeffrey Snyder

通訊單位：NorthwesternUniversity, Evanston, Illinois 60208, United States

雙半赫斯勒化合物

在過去的十年中，半赫斯勒化合物因其熱電性能引起了人們的廣泛關注^1–3。由于其熱電性能能夠通過其多樣的化學空間來調節，研究者們在該系列化合物中發現了多種高性能熱電材料（例如p型的NbFeSb⁴，TaFeSb⁵和ZrCoBi⁶, 以及n型的TiNiSn^7,8。然而，與一些基于IV-VI族化合物^9,10的高性能熱電材料相比，三元半赫斯勒化合物由于其較高的本征晶格熱導率（κ_L）而處于劣勢。例如，高性能半赫斯勒熱電材料之一的ZrCoBi⁶在室溫報道的最低熱導率是κ_L= 10W / m-K，而相同溫度下高性能熱電材料PbTe的本征晶格熱導率為 2 W / m-K¹¹。

我們基于晶體化學¹²探索了一大類相對未被開發并且具有更低晶格熱導率的雙半赫斯勒四元化合物。 這些四元化合物的設計思想是基于半赫斯勒結構中三個原子位點中的任何一個中的異價取代（例如，用Fe和Ni取代Ti₂FeNiS₂中的Y原子，參見圖1c）。 由于它們獨特的價態均衡組成，這些化合物在低溫下形成有序化合物，并且其κ_L低于三元半赫斯勒化合物（見圖2a）。 通過對其中35種化合物的第一原理熱導率計算,我們發現與三元系統相比雙半赫斯勒化合物總體具有更低的熱導率（見圖2b）。

Figure 1. (a) 元素周期表中占據立方半赫斯勒結構各原子位點元素的圖示 (X (紫色), Y (紅色) 和Z (綠色)) (結構見b). 組成四元半赫斯勒化合物的元素來自于圖中字體加粗的元素。(b) 具有X₂Y'Y''Z₂形式的（無序）雙半赫斯勒化合物結構。在Y原子位點，不同的元素具有相同的占據比率，從而遵循半赫斯勒化合物的價電子排布。(c) 一個基于異價取代Y原子位點四元化合物的例子： TiFe_xCo_yNi_1?x?ySb.雙半赫斯勒化合物Ti₂FeNiSb₂ (紫色正方形) 和 半赫斯勒化合物 TiCoSb (藍色正方形) 保持價態均衡 (凈價電子, NV = 0). 臨近的基于 Fe (橙色) 和 Ni (青色) 取代的化合物分別代表了 p和n-型組合. NV ≠ 0 的三元化合物 (紅色/白色正方形) 代表了具有缺陷的（否則不穩定的）半赫斯勒化合物 (TiFe_1.5Sb¹³ and Ti_0.75+δNiSb¹⁴).

在較高溫度下，這些四元化合物經歷有序無序轉變（參見圖1b），由此產生的聲子合金散射機制能夠進一步降低導熱率（參見圖2）。 我們的結果還指出了許多可能的合金化機制（見圖1c），從而引入空位和間隙缺陷，以進一步降低雙半赫斯勒的本征熱導率。

Figure2. (a) 理論計算(實線) 以及實驗測量 (散點) 得到的隨溫度變化的晶格熱導率 (κ_L)： TiCoSb (青色) 和 Ti₂FeNiSb₂(品紅). TiCoSb 熱導率的實驗值來自于 Sekimoto 及其合作者.¹⁵ (b) 理論計算得到的 κ_L和 Gruneisen 系數 (γ)：基于常見元素的半赫斯勒化合物 (三角形) 和雙半赫斯勒化合物 (正方形)。圖中的陰影展示了 κ_L 基于γ^?2的關系.

除了作為熱電材料的應用之外，雙半赫斯勒化合物還可用于替代三元半赫斯勒化合物在透明導電薄膜（例如TaIrGe¹⁶），拓撲半金屬（例如HfIrAs¹⁷）和自旋電子學（例如V_0.8+δCoSb^14,18）中的應用。隨著新增元素帶來的額外可能性，這些四元化合物的數量也遠大于三元半赫斯勒化合物。 基于熱力學穩定性的第一性原理計算，我們預測了實驗中尚未被合成的131種新化合物。 因此，我們的結果為功能性金屬間半導體新材料的發現和應用提供了無限的可能。

熱電材料學術QQ群：699166559

作者簡介：

G. Jeffrey Snyder ( 中文名：裁杰夫 )

Northwestern University

Materials Science and Engineering

Evanston IL  60208

(626) 395-6220,  jeff.snyder@northwestern.edu

http://thermoelectrics.matsci.northwestern.edu/

G. Jeffrey Snyder (裁杰夫), 美國伊利諾利州西北大學材料工程系教授。裁杰夫教授在材料物理化學領域有著廣泛的研究興趣，主要專注于熱電材料的改良與優化，例如能帶工程，復雜津特耳（Zintle）化合物的設計，以及具有納米結構的復合材料。裁杰夫教授應用于熱電材料的跨學科研究方法來源于他豐富的早期研究經歷。裁杰夫教授于1991在美國康奈爾大學獲得物理，化學和數學的學士學位，隨后在德國馬克思普朗克研究所從事固態化學的研究，1997年在美國斯坦福大學獲得電磁輸運方向的應用物理博士學位，之后加入美國噴射推進實驗室開始熱電材料的研究 （1997-2006），于2006-2014期間擔任美國加州理工大學材料學院Faculty Associate并且開始專注于熱電材料及器件的研究。迄今為止，裁杰夫教授已經發表了超過400篇關于熱電材料的學術論文，并且被湯森路透列為高被引用（2016-2018）。由裁杰夫教授指導的學生和博士后在多次在領域內獲得權威獎項，包括Goldsmid以及ITS Young Investigator 獎。

熱電材料學術QQ群：699166559

References

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2. Zhu, T., Liu, Y., Fu, C., Heremans, J. P., Snyder, J. G., and Zhao, X. (2017). Compromise and synergy in high-efficiency thermoelectric materials. Adv. Mater. 29, 1605884.

3. Mao, J., Liu, Z., Zhou, J., Zhu, H., Zhang, Q., Chen, G., and Ren, Z. (2018). Advances in thermoelectrics. Adv. Phys. 67, 69–147.

4. Fu, C., Bai, S., Liu, Y., Tang, Y., Chen, L., Zhao, X., and Zhu, T. (2015). Realizing high figure of merit in heavy-band p-type half-Heusler thermoelectric materials. Nat. commun. 6, 8144.

5. Zhu, H., Mao, J., Li, Y., Sun, J., Wang, Y., Zhu, Q., Li, G., Song, Q., Zhou, J., Fu, Y., He, R., Tong, T., Liu, Z., Ren, W., You, L., Wang, Z., Luo, J., Sotnikov, A., Bao, J., Nielsch, K., Chen, G., Singh, D. J., and Ren, Z. (2019). Discovery of TaFeSb-based half-heuslers with high thermoelectric performance. Nat. Commun. 10, 270.

6. Zhu, H., He, R., Mao, J., Zhu, Q., Li, C., Sun, J., Ren, W., Wang, Y., Liu, Z., Tang, Z., Sotnikov, A., Wang, Z., Broido, D., Singh, D. J., Chen, G., Nielsch. K., and Ren. Z. (2018). Discovery of ZrCoBi-based half heuslers with high thermoelectric  conversion efficiency. Nat. commun. 9, 2497.

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8. Rogl, G., Sauerschnig, P., Rykavets, Z., Romaka, V., Heinrich, P., Hinterleitner, B., Grytsiv, A., Bauer, E., and Rogl, P. (2017). (V, Nb)-doped half heusler alloys based on {Ti, Zr, Hf}NiSn with high zT . Acta Materialia 131, 336–348.

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