Nieuw onderzoek van Lancaster University presenteert een "innovatieve benadering" voor het onderzoeken van de warmtegeleiding van nieuwe tweedimensionale materialen. Het werk maakt de weg vrij voor het creëren van efficiënte afvalwarmtevangers die goedkope elektriciteit opwekken, nieuwe compacte koelkasten en geavanceerde optische en microgolfsensoren en camera's.

Het onderzoek, geleid door hoogleraar nanowetenschappen Oleg Kolosov en Ph.D. student Sergio Gonzalez-Munoz, meet rechtstreeks de warmtegeleiding van tweedimensionale materialen (2DM's). Het is gepubliceerd in Advanced Materials Interfaces .

Tweedimensionale materialen zijn samengesteld uit stapels bijna perfect, strak gebonden atomaire platen die met elkaar zijn verbonden door de zwakkere Van der Waals-krachten. De typische voorbeelden zijn recent ontdekt grafeen, molybdeendisulfide en het brede scala aan overgangsmetaaldichalcogeniden. Deze staan ​​bekend om hun recordbrekende elektronische en mechanische eigenschappen en hun unieke vermogen om de warmtegeleiding te manipuleren.

In het bijzonder is de warmtegeleiding van 2DM's van cruciaal belang voor de ontwikkeling van nieuwe, zeer efficiënte thermo-elektrische systemen, maar het is praktisch onmogelijk om de thermische geleidbaarheid te meten in de dunne lagen van 2DM's op nanoschaal.

De onderzoekers hebben deze uitdaging opgelost door een nieuwe benadering van scanning-thermische microscopie te ontwikkelen, waarmee ze direct de warmtegeleiding kunnen meten voor zowel de in- als dwarsvlakrichtingen van tweedimensionale materialen. Beide vlakken zijn heel verschillend vanwege de atomaire structuur van het materiaal.

Professor Kolosov zei:"Dit werk verklaart de oorsprong van de recordbrekende thermo-elektrische prestaties van meerlaagse structuren van tweedimensionale materialen die wij onderzoekers in een eerder artikel hebben beschreven. We maken dergelijke metingen mogelijk en hebben dit gedemonstreerd met het voorbeeld van de potentieel zeer met 2DM thermo-elektrisch indiumselenide (InSe)."

Hij zei dat het onderzoek gevolgen heeft voor de toekomstige technologische ontwikkeling.

Meer informatie: Sergio Gonzalez-Munoz et al, Directe metingen van anisotropisch thermisch transport in γ-InSe-nanolagen via cross-sectionele scanning-thermische microscopie (Adv. Mater. Interfaces 17/2023), Geavanceerde materiaalinterfaces (2023). DOI:10.1002/admi.202370056

Aangeboden door Lancaster University