2025年10月15日，Phys. Rev. Lett.在线发表了郑州大学负热膨胀团队高其龙特聘教授、孙强教授、乔永强博士与赵凯悦博士及北科大的陈骏教授、徐萌博士等合作成果。论文题目为《Quantitative Role of Phonons and Elasticity in Tuning Uniaxial Negative Thermal Expansion of MZr₂ (M= Fe, Co, and Ni)》。郑州大学为通讯单位，实现了团队在PRL上的突破。

负热膨胀（NTE）材料表现出一种独特的物理属性，其尺寸随着温度的升高而收缩。NTE材料已被广泛用作正热膨胀（PTE）材料的热补偿材料，以提高材料的稳定性和性能。经过二十多年的发展，NTE现象已在各种材料类别中被检测到，如氰化物、氧化物、氟化物、金属-有机框架（MOF）和金属材料。阐明NTE的机理不仅可以确定这种现象的决定因素，还可以为精确调节热膨胀系数（CTE）提供指导。然而，在CTE调制过程中准确量化这些决定因素仍然是一个关键挑战。

在此研究中，定量确定了声子导出的Grüneisen参数（轴向值及其差值）和弹性柔度张量对MZr₂（M=Fe、Co和Ni）体系中轴向NTE调节的各自贡献。通过中子总散射数据（用于中子粉末衍射和中子对分布函数分析）、扩展的x射线吸收精细结构、同步辐射x射线衍射和第一性原理计算的温度依赖性，深入了解声子和各向异性弹性在控制宽范围CTE中的量化作用。随着M-3d电子数的增加，作为主导因素的声子削弱了NTE，而弹性起着交联系数的作用，增强了NTE。这项研究不仅为MZr₂体系中NTE的起源提供了深入见解，还为各向异性材料NTE的可量化控制提供了新的视角。