Los científicos estadounidenses han encontrado una forma de controlar la conductividad térmica en un material bidimensional. Los resultados del estudio se publican en la revista Nature Communication.
Los semiconductores bidimensionales son cristales planos colocados sobre un sustrato a granel. Tienen una estructura de múltiples capas, donde cada capa tiene fuertes enlaces "horizontales", pero débiles, con otras capas. Esto conduce a una disipación de calor ineficiente, lo que limita el uso de materiales 2D en la industria. Pero por sí solos pueden diferenciarse por una conductividad térmica récord; esta propiedad la posee, por ejemplo, el grafeno.
En el nuevo trabajo, los científicos utilizaron disulfuro de molibdeno (MoS2), que pertenece al grupo de los dicalcogenuros de metales de transición (TMD). Dichos materiales tienen una banda prohibida directa, pero su conductividad térmica se estima en 100 vatios por metro por kelvin en el plano y solo 2 vatios por metro por kelvin "verticalmente", entre las capas. En este caso, el coeficiente de anisoptropía alcanza unas 50 unidades.
En el experimento, los autores violaron la estructura atómica de MoS2 con la ayuda de iones de litio, que se introdujeron entre las capas. Cuando el contenido de iones alcanzó el 34 por ciento, la conductividad térmica "horizontal" del material fue de 45 vatios por metro por kelvin, la "vertical" cayó a 0,4 vatios por metro por kelvin. En este caso, el coeficiente de anisotropía aumentó a 100 unidades, en otras palabras, la frecuencia del movimiento del calor a lo largo del lecho se duplicó.
Una posterior disminución o aumento de la concentración de iones de litio redujo el coeficiente de anisotropía. Sin embargo, según los científicos, en ambos casos, el resultado podría predecirse, lo que hace que el indicador sea controlable. El descubrimiento puede encontrar una aplicación práctica en el campo de la electrónica: las propiedades químicas y físicas de los materiales bidimensionales son prometedoras para dispositivos elásticos, delgados y ligeros.