平坦带热力学揭示在 Otto、Carnot 和 Stirling 循环中的性能提升
介观与纳米尺度物理
2025-11-17 v2 高能物理 - 唯象学
数学物理
math.MP
应用物理
量子物理
摘要
Magic-angle 扭叠双层石墨烯 (MATBG) 在外部磁场下表现出显著的电子特性，尤其是平坦 Landau 能级的出现。本研究对 MATBG 在三种不同量子热力学循环下的 operational 相图进行了全面分析，即量子奥托循环 (QOC)、量子卡诺循环 (QCC) 和量子斯蒂林循环 (QSC)。采用连续八带模型，我们评估了 MATBG 在多种 operational 模式下的热力学性能：热机、制冷机、冷泵和 Joule 泵，并将其与其他石墨烯系统（如单层石墨烯、AB-伯纳尔堆叠双层石墨烯和非魔角扭叠双层石墨烯）进行了基准测试。我们的发现表明，MATBG 在 QSC 中表现出优异的热机性能，而在 QOC 中实现高效率但工作输出较低。尽管 MATBG 作为冷泵或制冷机在 QOC 和 QSC 中的性能有限，但在 QCC 中作为制冷机表现出显著的改进。此外，我们在 QSC 和 QOC 下识别出一种高度可逆的 Joule 泵模式，突显了 MATBG 独特的热力学行为。
引用
@article{arxiv.2507.16525,
title = {Flat-band thermodynamics reveals enhanced performance across Otto, Carnot, and Stirling cycles},
author = {Hadi Mohammed Soufy and Colin Benjamin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.16525},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 22 figures, 5 tables, accepted for publication in Phys. Rev. A