2026年5月6日，王晨研究员在《Journal of Physical Chemistry Letters》上发表了题为“Disentangling Mass‑Energy Coupling to Reveal the Intrinsic Lattice Thermal Conductivity of Superionic Cu_2-xS”的研究成果。该研究针对超离子铜硫化合物中强烈的质量-能量耦合及其导致的Soret/Dufour效应，发展了一套结合Schur补框架与倒谱分析的计算方法，成功提取了零净离子流条件下的本征晶格热导率，并厘清了Cu_2-xS体系中声子与离子关联效应。王晨研究员为第一作者，香港大学机械工程系陈粤副教授为文章通讯作者，深圳大学高等研究院为第一完成单位。

超离子体系因具有极低的晶格热导率而成为声子热输运领域的研究热点，然而铜硫体系中强烈的质量-能量耦合使得传统Green‑Kubo方法无法获得收敛的晶格热导率值。研究团队采用基于矩张量势的机器学习势函数，结合长达纳秒级的平衡分子动力学模拟，发现了非化学计量比Cu_1.8S中独特的动力学行为：渗透空位网络通过限域分段运动抑制了随机跳跃，同时促进了关联的方向性扩散，导致其Cu离子扩散系数反而低于化学计量比的Cu₂S。这种强关联运动产生了巨大的对流能量流涨落，是常规Green‑Kubo积分发散的根本原因。

通过将Schur补方案与倒谱分析相结合，该研究在频域内扣除了由离子流产生的非本征热输运贡献，从而得到了零净离子流条件下的纯声子晶格热导率。结果显示，经SCCB校正后，Cu_1.8S与Cu₂S的本征晶格热导率数值相当，表明实验上观测到的Cu_1.8S表观晶格热导率异常偏低甚至出现负值，实为质量-能量强耦合导致的假象。进一步结合纵向/横向电流关联分析发现，两种化合物中横声子支均未发生“熔化”，而Cu_1.8S中高能光学声子因空位晶格的电荷衬度增强反而更加稳定，这挑战了传统的“声子-液体”图像，为独立调控超离子导体中的离子与热输运性能提供了新思路。

本研究得到国家自然科学基金（12504019）、广东省珠江人才计划（ZJQNRC20241219163147045）及香港研究资助局（C7002-22Y, N_HKU702/24, C6020-22GF, C1002-24Y）的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.6c00679

图1. SCCB 方法示意图：通过Schur 补与倒谱分析提取超离子 Cu_2-xS 的本征晶格热导率