原子尺度的烤宽面条可以保持热量

东京都立大学的研究人员发现了通过将原子薄层堆叠成范德瓦尔斯异质结构来控制热量如何流经薄材料的新方法。通过比较不同材料的不同堆叠，甚至是热处理后的相同材料，他们发现层之间的弱耦合和失配有助于显着减少热传输。他们的发现有望对热电设备中纳米级的热流进行灵敏控制。

热量无处不在，而且在流动。在错误的地方加热也会造成破坏。例子包括过热的电子设备，因为微芯片在执行密集的计算任务时产生的热量超过了它们可以带走的热量。这可能会损坏或严重降低电子器件的寿命，使热量的控制流程在纳米尺度上对现代社会的一个紧迫的问题。

由东京都立大学的KazuhiroYanagi教授领导的团队一直致力于生产和处理一类称为过渡金属二硫属化物的材料的超薄层。在这里，他们采用单原子厚的二硫化钼和二硒化钼层，并将它们堆叠成四层(4L薄膜)。这些层可以以不同的方式耦合在一起。该团队独特、温和的转移大型单原子薄片的方式使他们能够创建由范德瓦尔斯力绑定在一起的层堆叠。它们也可能受到更传统技术的强烈约束，特别是化学气相沉积(CVD)。这产生了许多关于如何将隔离层放在一起的排列，并可能控制热量如何通过它们。

通过使用一种特殊的涂层技术，他们能够以相当高的精度检测流过这些堆栈的微量热量。首先，他们发现被CVD强烈结合的层比松散结合的层通过更多的热量。这种效果可以通过对弱保持层进行退火来部分逆转，从而使结合更强并改善热传输。此外，他们将四个硫化钼层的堆叠与由硫化钼和硒化钼交替层制成的“千层面”状结构进行了比较。这种异质结构在相邻原子层之间存在人工结构不匹配，导致传热水平显着降低，比强结合层低10倍以上。

该团队的研究结果不仅展示了一项新技术发展，而且提供了关于如何控制纳米级热流的一般设计规则，无论您想要更多还是更少的流量。这些见解将导致超薄、超轻绝缘体以及新的热电材料的开发，在这些材料中，热量可以有效地转化为电能。

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