六方氮化硼異質(zhì)結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)超快熱傳輸
納米熱流在熱管理、光電探測、熱電和數(shù)據(jù)通信等現(xiàn)代電子和光電子應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。二維層狀材料開始鞏固在諸多應(yīng)用中的基礎(chǔ)地位。范德華力異質(zhì)結(jié)構(gòu)由不同的層狀二維材料堆疊而成。這些堆疊可以由不同物理特性的材料組成，而材料之間的界面超清潔且輪廓清晰。
在歐盟“石墨烯旗艦”計劃支持下，西班牙光子科學(xué)研究所制備出由電介質(zhì)二維材料六方氮化硼封裝石墨烯構(gòu)成范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并成功實時觀察并跟蹤到范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)間發(fā)生的熱傳輸。研究人員發(fā)現(xiàn)了一個令人驚訝的現(xiàn)象：熱流并沒有停留在石墨烯層，而是流向了周圍的六方氮化硼層。面外熱轉(zhuǎn)移時間非常快，為皮秒量級，因此，比面內(nèi)傳熱有優(yōu)勢。研究成果發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》。
傳熱過程是通過入射光照射石墨烯而激發(fā)的熱電子與六方氮化硼薄片中雙曲聲子-極化激元耦合實現(xiàn)的。這些聲子極化激元在六方氮化硼薄片內(nèi)傳播，如同光在光纖中傳播一樣，但是僅限于納米尺度的紅外光。結(jié)果表明，這些奇異的雙曲線模式是非常有效的散熱方式。
研究成果將對基于六方氮化硼封裝石墨烯的應(yīng)用(也是下一代石墨烯應(yīng)用平臺)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。特別是，該技術(shù)將為光電子器件設(shè)計提供方向，以充分利用熱流。