东京，日本——来自东京都市大学的研究人员发现了一种新的方法，通过将原子层堆叠成范德华异质结构，来控制热如何通过薄材料流动。通过比较不同材料的堆叠，甚至热处理后的相同材料，他们发现层间的弱耦合和不匹配大大减少了热传输。他们的发现有望在纳米尺度上对热电器件的热流进行敏感控制。
热无处不在，它在流动。我们每天都能看到它，当我们触摸冰冷的门把手，看到冰融化，或者把锅放在炉子上。在错误的地方高温也会造成损害。例如过热的电子产品，因为微芯片在执行密集的计算任务时产生的热量超过了它们能够带走的热量。这可能会损坏或严重缩短电子设备的寿命，使得在纳米尺度上控制热流成为现代社会迫切关注的问题。
由东京都大学教授Kazuhiro Yanagi领导的团队一直在研究制造和处理一种被称为过渡金属二卤族化合物的超薄层材料的方法。在这里，他们取了一层二硫化钼和二硒化钼，单层原子厚，并将它们堆叠成四层(4L薄膜)。这些层可以以不同的方式耦合在一起。该研究小组采用了一种独特的、温和的方式来传输大的单原子薄片，这使得他们能够创造出由范德华力捆绑在一起的一叠一叠的薄片。它们也可以通过更传统的技术，特别是化学气相沉积(CVD)，进行强结合。这就产生了许多不同的排列方式，可以将孤立的层放在一起，并可能控制热量如何通过它们。
通过使用一种特殊的涂层技术，他们能够以相当高的精度检测出微量的热量是如何流过这些烟囱的。首先，他们发现被CVD紧密结合的层比松散结合的层能让更多的热量通过。这种效应可以通过退火弱保持层部分逆转，使结合更强，改善热的传输。此外，他们还将四层硫化钼层与由硫化钼和硒化钼交替层组成的“千层面”状结构进行了比较。这种异质结构在相邻原子层之间有一种人为的结构不匹配，这导致了显著的低传热水平，比强结合层低十倍以上。
该团队的发现不仅展示了一项新的技术发展，而且还提供了一般的设计规则，可以在纳米尺度上控制热量的流动，无论你想要更多或更少的流动。这些见解将引领超薄、超轻绝缘体以及新型热电材料的发展，在这些材料中，热量可以有效地转化为电能。
