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石墨烯-六方氮化硼实现超快热传输

纳米热流在热管理、光电探测、热电和数据通信等现代电子和光电子应用中发挥重要作用。二维层状材料开始巩固在诸多应用中的基础地位。范德华力异质结构由不同的层状二维材料堆叠而成。这些堆叠可以由不同物理特性的材料组成,而材料之间的界面超清洁且轮廓清晰。      

在欧盟“石墨烯旗舰”计划支持下,西班牙光子科学研究所制备出由电介质二维材料六方氮化硼封装石墨烯构成范德华异质结构,并成功实时观察并跟踪到范德华异质结构间发生的热传输。研究人员发现了一个令人惊讶的现象:热流并没有停留在石墨烯层,而是流向了周围的六方氮化硼层。面外热转移时间非常快,为皮秒量级,因此,比面内传热有优势。研究成果发表在《自然·纳米技术》。  

传热过程是通过入射光照射石墨烯而激发的热电子与六方氮化硼薄片中双曲声子-极化激元耦合实现的。这些声子极化激元在六方氮化硼薄片内传播,如同光在光纤中传播一样,但是仅限于纳米尺度的红外光。结果表明,这些奇异的双曲线模式是非常有效的散热方式。

研究成果将对基于六方氮化硼封装石墨烯的应用(也是下一代石墨烯应用平台)产生深远影响。特别是,该技术将为光电子器件设计提供方向,以充分利用热流。

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