Como sabe cualquiera que haya tenido una computadora portátil o un teléfono celular, producen calor que tiene el potencial de dañar los microchips internos. Sin embargo, en capas El fósforo negro cristalino podría conducir a un nuevo diseño de microchip que permite que el calor fluya y mantiene a los electrones en movimiento. Por primera vez, Los científicos observaron que las nanocintas de fósforo negro conducen el calor dos veces más en la dirección de zig-zag en comparación con otra dirección.

Los diseñadores ahora pueden aprovechar las propiedades térmicas dependientes de la orientación del fósforo para mantener fríos los dispositivos microelectrónicos y mejorar su eficiencia. El comportamiento dependiente de la orientación podría aumentar la eficiencia energética en transistores y dispositivos termoeléctricos, así como dar lugar a microchips que utilizan diferentes orientaciones de fósforo para la operación de refrigeración y microelectrónica.

El fósforo negro es un semiconductor de capas naturales y es un candidato prometedor para la electrónica, óptico, y aplicaciones optoelectrónicas. Los teóricos predijeron que las diferentes orientaciones cristalográficas del fósforo negro podrían tener un alto flujo de calor y una baja conductancia eléctrica; mientras que otras orientaciones cristalográficas podrían tener un flujo de calor bajo y una conductancia eléctrica alta. Sin embargo, medir la dependencia de la orientación de estas propiedades fue extremadamente difícil.

Ahora, investigadores, dirigido por científicos de la Universidad de California-Berkeley, han medido las propiedades térmicas anisotrópicas en nanocintas de fósforo negro. En su investigación, Los científicos micro-fabricaron nanocintas de fósforo negro en dispositivos suspendidos para medir diminutos gradientes térmicos y conductividad térmica. Descubrieron que la conductividad térmica era dos veces mayor en la dirección del cristal en zig-zag que en la dirección del "sillón". También observaron que las propiedades térmicas dependen del tamaño de las nanocintas. Se ha propuesto que las propiedades térmicas anisotrópicas se atribuyen a diferencias en la dispersión de fonones y en las velocidades de dispersión de fonón-fonón. Los científicos podrían utilizar este comportamiento dependiente de la orientación para controlar la generación y disipación de calor en transistores y dispositivos termoeléctricos. Aún más emocionante, Los microchips podrían diseñarse con enfriamiento optimizado utilizando cristales de fósforo en una orientación cristalográfica, mientras que el funcionamiento del dispositivo se controla aprovechando la conductancia eléctrica de los cristales de fósforo orientados en una dirección diferente.