p Professor Junichiro Shiomi et al. da Universidade de Tóquio objetivou reduzir a condutividade térmica de materiais semicondutores, reduzindo a nanoestrutura interna. Os pesquisadores minimizaram com sucesso a condutividade térmica projetando, fabricar e avaliar os materiais nanoestruturados-multicamadas ideais por meio da informática de materiais (MI), que combina aprendizado de máquina e simulação molecular. Em 2017, este grupo de pesquisa desenvolveu um método para projetar uma estrutura ótima que minimiza ou maximiza a condutividade térmica via MI com base na ciência computacional. Contudo, não havia sido demonstrado experimentalmente, e a preparação de estruturas em nanoescala e a realização de uma estrutura ótima com base em medições de propriedades eram desejadas. p Assim, o grupo de pesquisa utilizou um método de deposição de filme capaz de regular, a nível molecular, uma estrutura de superrede em que dois materiais foram colocados alternadamente em camadas com vários nanômetros de espessura, e um método de medição que pode avaliar a condutividade térmica de um filme em escala nanométrica, e percebeu a estrutura de superrede aperiódica ideal que minimiza a condutividade térmica. Com a estrutura ideal, a interferência da onda da vibração da rede (fônon) que conduz o calor foi maximizada, e a condutividade térmica foi fortemente regulada.

p No presente estudo, usando a estrutura de rede semicondutora como modelo, o grupo de pesquisa verificou a utilidade do método MI no projeto, fabricação, avaliação, e mecanismo para a regulação da condutividade térmica. No futuro, a aplicação do método MI a vários sistemas de materiais é antecipada. Também foi mostrado que a otimização da estrutura aperiódica pode regular a condutividade térmica ao controlar totalmente a propriedade de onda de um fônon próximo à temperatura ambiente. Espera-se que isso contribua para o desenvolvimento da engenharia de fônons, por exemplo, em dispositivos de conversão termoelétrica, sensores ópticos, e sensores de gás, onde a baixa condutividade térmica é necessária, mantendo a condutividade elétrica e as propriedades mecânicas.