对纳米带边缘结构的微小调整可以极大地改变热传导

A * STAR研究人员的一项新研究表明，黑色磷膦是一种不寻常的二维(2-D)化合物，可能为避免破坏纳米级电路中的热点提供策略。

虽然石墨烯薄膜中的碳原子完全平坦地位于表面上，但是由于磷原子的键合偏好，黑色的磷膦具有明显的皱褶形状。研究表明，这种2-D薄膜的锯齿形结构使其在不同方向上的表现不同：例如，它可以沿一个轴缓慢传输电子，但在垂直方向上快速传输。

A * STAR高性能计算研究所的Xiangjun Liu指出，黑色磷光体的功能超越了高速电子产品。“它具有光学，机械和热性能，都具有方向依赖性，”他说。“这源于独特的褶皱结构，当我第一次看到它时，它给我留下了深刻的印象。”

研究人员推测，使用精确控制的声子 - 'quanta'或存在于黑色磷光体组件中的振动能量包，可以从纳米级电路中吸收多余的热量。

刘和他的同事将他们的研究集中在一个重要的结构问题上，这个问题会影响磷的热导率 - 二维薄膜边缘的原子结构。研究人员已经预测，膦可以具有通过两个末端原子的偶联形成的二聚体边缘，或者由多原子键合产生的能量稳定的管状边缘。

为了解不同的边缘结构如何影响导热系数，A * STAR团队使用计算机算法来模拟温度梯度内的声子传递。他们将磷光膜模拟为窄的矩形纳米带，并观察到原始纳米带的热导率大部分均匀。另一方面，二聚体和管端接的模型优选将热量引导到远离边缘的中心区域。

进一步的计算表明，管边模型产生了与其他磷光体结构不同的声子激发 - 它们表现出一种新型的扭转运动，以及称为呼吸模式的几何膨胀和收缩。刘解释说，这些额外的运动可能是为什么管边缘散射热振动并保持冷却的原因。

通常，当横向拉紧时，2-D材料的散热能力降低。然而，管封端的纳米带在应变下具有几乎恒定的导热性 - 这可能在将来的可穿戴技术中有用。

“与应变无关的热行为可能有利于需要稳定性能同时受到拉伤或扭曲的设备，”刘说。“Phosphorene在柔软和柔性电子产品的应用方面具有巨大潜力。”

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