Los físicos ahora están diseñando materiales novedosos con propiedades físicas adaptadas para satisfacer necesidades específicas de consumo de energía. Antes de que se puedan aplicar estos llamados materiales por diseño, es fundamental conocer sus características, como el flujo de calor. Ahora, un equipo de físicos italianos ha desarrollado un modelo teórico predictivo para el flujo de calor en estos materiales, utilizando cálculos a escala atómica.
La investigación, realizado por Claudio Melis y colegas de la Universidad de Cagliary, Italia, se publica en el Revista Física Europea B . Sus hallazgos podrían tener implicaciones para optimizar el balance térmico de los dispositivos nanoelectrónicos, lo que significa que podrían ayudar a disipar la cantidad total de energía térmica generada por las corrientes de electrones, o en la producción de energía a través de efectos termoeléctricos en nuevos nanomateriales.
Los autores se basaron en simulaciones de dinámica molecular a gran escala para investigar el transporte térmico a nanoescala y determinar las características físicas correspondientes. que determinan la conductividad térmica. Los métodos tradicionales de cálculo atomístico implican una gran carga de trabajo computacional, lo que a veces impide su aplicación a sistemas lo suficientemente grandes como para modelar la complejidad estructural experimental de muestras reales.
En lugar de, Melis y sus colegas adoptaron un método llamado dinámica molecular de equilibrio de aproximación (AEMD), que es robusto y adecuado para representar grandes sistemas. Por lo tanto, puede utilizar simulaciones para ofrecer predicciones fiables sobre el transporte térmico. Los autores investigaron hasta qué punto la confiabilidad de los resultados del método AEMD se ve afectada por cualquier problema de implementación.
Además, aplicaron el método al transporte térmico en silicio nanoestructurado, un sistema de interés actual con alto impacto potencial en la tecnología termoeléctrica, utilizando simulaciones de tamaño sin precedentes. Por último, el modelo podría aplicarse a semiconductores utilizados como termoeléctricos de alta eficiencia, y a las nanocintas de grafeno utilizadas como disipadores de calor para los llamados dispositivos de integración a gran escala, como microprocesadores de computadora.
