Los profesores de ingeniería mecánica de Vanderbilt, Deyu Li y Josh Caldwell, forman parte de un equipo de investigadores que han descubierto un nuevo canal de disipación de calor utilizando polaritones de fonones que podría tener amplias implicaciones para nuevas tecnologías de refrigeración en dispositivos como teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos modernos.
La investigación fue publicada recientemente en Nature bajo el título "Notable conducción de calor mediada por polaritones de fonones en desequilibrio".
Es bien sabido que los electrones y las vibraciones atómicas (fonones) son los principales portadores de energía en los sólidos. Los equipos de investigación de la Universidad de Vanderbilt y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) se sorprendieron al descubrir que los polaritones de fonones superficiales, cuasipartículas híbridas resultantes del acoplamiento entre luz infrarroja y fonones ópticamente activos, podrían contribuir significativamente a la conducción de calor en películas delgadas y nanocables de polares. cristales.
Aunque se ha predicho que los polaritones de fonones superficiales contribuyen a la conducción de calor en películas polares delgadas y nanocables, hasta la fecha no ha habido evidencia experimental directa y concluyente de esto. El equipo de investigación de Vanderbilt pudo demostrar claras mejoras en la conductividad térmica en nanocables de SiC con y sin lanzadores de polaritones metálicos en los extremos.
"Las importantes capacidades de transferencia de calor de estos polaritones pueden diseñarse en estrategias de enfriamiento novedosas, que son fundamentales para una amplia variedad de tecnologías, desde la electrónica de consumo hasta el control eficiente del entorno de los edificios", dijo Li. "Este descubrimiento puede contribuir a una vida mejor y a los esfuerzos orientados a combatir el cambio climático."
Caldwell dijo que los polaritones de fonones son un foco clave dentro de la investigación de la nanofotónica infrarroja, con muchas aplicaciones emergentes.
"Me entusiasmó ver que también pueden proporcionar un nuevo canal de disipación de calor, abriendo áreas de impacto adicionales, por ejemplo, enfriamiento ultrarrápido en dispositivos electrónicos de alta frecuencia y alta potencia", dijo.
Más información: Zhiliang Pan et al, Notable conducción de calor mediada por polaritones de fonones en desequilibrio, Naturaleza (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06598-0
Información de la revista: Naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Vanderbilt
