低维材料因其独特的量子限制效应和卓越的电子特性，在下一代电子设备和能源转换技术中备受瞩目。然而，准确确定材料中有效电子能带结构维度（D）一直是材料科学领域的一个难题。传统的角分辨光电子能谱（ARPES）和扫描隧道显微镜（STM）等方法，往往需要超净表面和昂贵的超高真空设备 。

近日，中国科学院福建物质结构研究所林悦团队与美国西北大学 Jeffrey Snyder 团队，在《Dimensional Transport Crossovers in Thermoelectrics Revealed by a Simple Transport Model》论文中，引入了一个广义输运模型，成功开发出一种简便、无需散射假设的维度测量方法。该方法通过追踪塞贝克系数（S）随载流子浓度（n）或温度（T）的变化，即可快速、准确地推导出材料的有效电子维度D。

图1:不同维度体系的电子态密度（上排）与对应费米面（下排）示意图。

该模型能成功应用于多种代表性热电材料，揭示了温度、掺杂、合金化诱导的维度输运交叉现象。该广义输运模型提供了一个快速、与散射机制无关的分析框架，能够直接作用于已发表的或数据库中的数据，实现对低维电子结构特征的广泛筛选。对于微结构和无序性高度敏感的有机高分子半导体，该模型提供了一种便捷的、独立于散射机制的维度初步诊断方法。它将深化我们对载流子动力学的理解，并为通过控制维度来定制电子和热电性能、设计下一代高性能热电材料和优化有机电子器件性能开辟新的途径。

相关研究成果以“Dimensional Transport Crossovers in Thermoelectrics Revealed by a Simple Transport Model”为题发表在Nature Communications上，文章的第一作者是硕士研究生张晓轩，通讯作者是中国科学院福建物质结构研究所林悦研究员、美国西北大学G. Jeffrey Snyder教授。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65985-5