Română[Chișinău, Moldova] — 13 decembrie 2024 — Un studiu publicat în revista Physics of the Solid State prezintă descoperiri referitoare la proprietățile termice ale nanofirelor de germaniu, având implicații semnificative pentru viitorul nanoelectronicii și materialelor termolectrice. Articolul, întitulat: “Ultra-Low Thermal Conductivity of Germanium Nanowires” / „Conductivitatea termică ultra-scăzută a nanofirelor de germaniu”, analizează comportamentul fononilor și transportul termic în nanofire cu secțiuni transversale pătrate, grosimea lor variind între 2,26 nm și 27,72 nm. Folosind modele teoretice avansate și ecuația de transport Boltzmann, cercetarea demonstrează, că conductivitatea termică a acestor nanofire este de până la 20 de ori mai mică decât cea a germaniului cristalin în stare brută.
Rezultate cheie:
- Conductivitatea termică ultra-scăzută rezultă din efectele de confinare spațială asupra spectrelor de energie ale fononilor și din intensificarea dispersiei fononilor pe frontierele structurii datorită rugozității suprafeței.
- Simulările teoretice prezic încălzirea localizată în filmele poroase de germaniu, cu temperaturi care ating 950 K, în concordanță cu datele experimentale obținute prin spectroscopia Raman.
- Descoperirile date deschid noi perspective pentru optimizarea managementului termic în dispozitive la scară micro și nano.
„Această cercetare demonstrează potențialul neexploatat al nanofirelor de germaniu în aplicațiile care necesită un control precis al căldurii,” a declarat dr. hab. Nica Denis, cercetătorul principal al studiului. „Rezultatele noastre confirmă rolul esențial al dimensiunilor materialelor și al caracteristicilor suprafeței în ajustarea conductivității termice, deschizând calea pentru inovații în termolectricitate și nanoelectronică.”
Studiul subliniază, de asemenea, importanța manipulării proprietăților nanostructurilor pentru a dezvolta materiale eficiente energetic, destinate tehnologiilor de generație nouă. Aceste rezultate ar putea influența designul dispozitivelor avansate, pentru care controlul termic este crucial, cum ar fi cip-urile de calcul de înaltă performanță, senzorii și sistemele de recuperare a energiei.
Articolul complet este disponibil la link-ul https://link.springer.com/article/10.1134/S1063783424601127 .
Despre revistă: Physics of the Solid State este o revistă internațională, dedicată celor mai recente dezvoltări în fizică și aplicațiile materialelor în starea solidă.