El flujo de calor a nanoescala desempeña un papel crucial en muchas aplicaciones electrónicas y optoelectrónicas modernas, como la gestión térmica, la fotodetección, la termoeléctrica y la comunicación de datos. Los materiales en capas bidimensionales están comenzando a confirmar su papel innovador en muchas de estas aplicaciones. Quizás incluso másson prometedoras las llamadas heteroestructuras de van der Waals, que consisten en diferentes materiales bidimensionales en capas apilados uno encima del otro. Estas pilas pueden consistir en materiales con propiedades físicas dramáticamente diferentes, mientras que las interfaces entre ellos son ultra limpias y atómicamente afiladas.
Los científicos del buque insignia europeo de grafeno, dirigido por investigadores del ICFO, recientemente han logrado observar y seguir, en tiempo real, la forma en que se produce el transporte de calor en las pilas de van der Waals, que consisten en grafeno encapsulado por el dieléctrico dos-material dimensional hexagonal BN hBN.
En un estudio, publicado recientemente en Nanotecnología de la naturaleza titulado "Transferencia de calor fuera del avión en pilas de van der Waals a través del acoplamiento de fonones hiperbólicos electrónicos", los investigadores del ICFO Klaas-Jan Tielrooij, Niels CH Hesp, Mark B. Lundeberg, Mathieu Massicotte, Peter Schmidt y Diana Davydovskaya,dirigido por ICREA Prof en ICFO Frank Koppens, en colaboración con investigadores de los Países Bajos, Italia, Alemania y Reino Unido, ha identificado un efecto muy sorprendente: en lugar de permanecer dentro de la lámina de grafeno, el calor fluye realmente a las láminas de hBN circundantes.Este proceso de transferencia de calor fuera del plano se produce en una escala de tiempo ultrarrápida de picosegundos una millonésima de millonésima de segundo y, por lo tanto, es dominante sobre los procesos de transferencia de calor de la competencia en el plano.
El proceso de transferencia de calor ocurre a través de electrones de grafeno calientes generados experimentalmente por la luz incidente que se acoplan a los fonon-polaritones hiperbólicos en las láminas de hBN. Estos fonon-polaritones se propagan dentro del hBN como lo hace la luz en una fibra óptica, pero en este casopara longitudes de onda infrarrojas y a escala nanométrica. Resulta que estos modos hiperbólicos exóticos son muy eficientes para transportar el calor.
Los resultados de este trabajo definitivamente tendrán implicaciones de largo alcance para muchas aplicaciones basadas en grafeno encapsulado con hBN, a veces denominado plataforma de grafeno de próxima generación, debido a sus propiedades eléctricas superiores. En particular, proporcionará dirección a la optoelectrónicadiseño del dispositivo, donde estos procesos de flujo de calor pueden explotarse a fondo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ICFO-El Instituto de Ciencias Fotónicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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