p O calor viaja através de folhas de estanho da espessura de um átomo de uma forma muito incomum, Pesquisadores do A * STAR descobriram. A descoberta pode ajudar a desenvolver aplicações para o material, incluindo refrigeração termoelétrica ou geração de energia. p Grafeno, uma camada de carbono com apenas um átomo de espessura, foi isolado pela primeira vez em 2004. Desde então, pesquisadores criaram uma infinidade de outros análogos '2-D' do grafeno usando diferentes átomos. Stanene, com seus átomos de estanho dispostos em um padrão hexagonal ligeiramente ondulado (ver imagem), chegou em 2015. Hangbo Zhou e colegas do Instituto A * STAR de Computação de Alto Desempenho agora estudaram como esse primo do grafeno conduz calor.

p Em materiais sólidos, o calor é geralmente transportado por elétrons ou por meio de vibrações entre os átomos. À medida que essas vibrações viajam pelo material, eles se comportam como uma partícula, conhecido como phonon. Em temperatura ambiente, o grafeno conduz principalmente o calor com os fônons, enquanto os metais dependem em grande parte dos elétrons. Mas em Stanene, o equilíbrio entre esses dois mecanismos era desconhecido.

p A equipe A * STAR calculou a condução térmica do fônon e do elétron no estaneno em várias temperaturas, e descobriram que o estaneno tem uma condução térmica de fônon muito mais baixa do que o grafeno. De fato, à temperatura ambiente, a condução térmica do elétron no estaneno é praticamente a mesma que a condução do fônon.

p Eles também descobriram que o estaneno se desvia da lei Wiedemann-Franz, que afirma que a condução térmica do elétron depende da temperatura e da condutividade elétrica do material. Em stanene, Contudo, a contribuição da condução térmica do elétron para a transferência geral de calor também depende do 'potencial químico' do material - uma medida de quanta energia é necessária para adicionar mais um elétron ao material. Crucialmente, os pesquisadores descobriram que o potencial químico também afeta o transporte térmico de elétrons no grafeno e em alguns outros materiais 2-D.

p As descobertas surpreendentes podem tornar o estaneno útil em dispositivos termoelétricos, em que um gradiente de temperatura cria uma voltagem entre duas partes de um material, ou vice-versa.

p “A lei Wiedemann-Franz é um dos principais fatores que limitam a eficiência termoelétrica dos condutores, "diz Zhou." A violação da lei pode fornecer uma rota alternativa para a obtenção de materiais termelétricos de alta eficiência. "

p Os cálculos sugerem que as propriedades de transporte térmico do estaneno podem ser ajustadas alterando seu potencial químico, ele adiciona, por exemplo, adicionando vestígios de outros átomos.

p A equipe agora espera calcular a eficiência com que o estaneno pode gerar energia termoelétrica, e o tamanho da voltagem gerada por uma diferença de temperatura no material.