p Os físicos agora estão projetando novos materiais com propriedades físicas adaptadas para atender às necessidades específicas de consumo de energia. Antes que esses chamados materiais por projeto possam ser aplicados, é essencial entender suas características, como fluxo de calor. Agora, uma equipe de físicos italianos desenvolveu um modelo teórico preditivo para o fluxo de calor nestes materiais, usando cálculos em escala atômica. p A pesquisa, realizado por Claudio Melis e colegas da Universidade de Cagliary, Itália, é publicado no European Physical Journal B . Suas descobertas podem ter implicações para otimizar o orçamento térmico de dispositivos nanoeletrônicos - o que significa que eles podem ajudar a dissipar a quantidade total de energia térmica gerada por correntes de elétrons - ou na produção de energia por meio de efeitos termoelétricos em novos nanomateriais.

p Os autores confiaram em simulações de dinâmica molecular em grande escala para investigar o transporte térmico em nanoescala e determinar as características físicas correspondentes, que determinam a condutividade térmica. Os métodos tradicionais de cálculo atomístico envolvem uma carga de trabalho computacional pesada, o que às vezes impede sua aplicação a sistemas grandes o suficiente para modelar a complexidade estrutural experimental de amostras reais.

p Em vez de, Melis e colegas adotaram um método chamado abordagem dinâmica de equilíbrio molecular (AEMD), que é robusto e adequado para representar grandes sistemas. Assim, ele pode usar simulações para fornecer previsões confiáveis ​​sobre o transporte térmico. Os autores investigaram até que ponto a confiabilidade dos resultados do método AEMD é afetada por quaisquer problemas de implementação.

p Além disso, eles aplicaram o método de transporte térmico em silício nanoestruturado, um sistema de interesse atual com alto potencial de impacto na tecnologia termelétrica, usando simulações de tamanho sem precedentes. Em última análise, o modelo pode ser aplicado a semicondutores usados ​​como termoelétricas de alta eficiência, e às nanofitas de grafeno usadas como dissipadores de calor para os chamados dispositivos de integração em escala ultra grande, como microprocessadores de computador.