BEXP-monstervoorbereidingsproces. a) Het monster met de van belang zijnde vlok wordt op een op maat gemaakte, onder een lage hoek gekantelde tafel geplaatst. b) Het gebied van het monster dat is blootgesteld aan de argon-ion (Ar-ion) bundels (dwz niet afgeschermd door het masker) wordt weggeëtst. c) Het monster wordt vervolgens op de SThM-tafel gemonteerd voor de metingen van de thermische geleidbaarheid. d) Optisch beeld van een γ-InSe-schilfer afgezet op een Si-substraat voorafgaand aan de BEXP-snede. e) Dezelfde vlok na de BEXP-snede. Inzet) Zoom van het gebied met zicht op de wigsnede en het vlakke bovenoppervlak van het monster. Credit: Geavanceerde materiaalinterfaces (2023). DOI: 10.1002/admi.202370056
Nieuw onderzoek van Lancaster University presenteert een “innovatieve benadering” voor het onderzoeken van de warmtegeleiding van nieuwe tweedimensionale materialen. Het werk maakt de weg vrij voor het creëren van efficiënte afvalwarmtevangers die goedkope elektriciteit opwekken, nieuwe compacte koelkasten en geavanceerde optische en microgolfsensoren en camera’s.
Het onderzoek, geleid door hoogleraar nanowetenschap Oleg Kolosov en Ph.D. student Sergio Gonzalez-Munoz, meet rechtstreeks de warmtegeleiding van tweedimensionale materialen (2DM’s). Het wordt gepubliceerd in Geavanceerde materiaalinterfaces.
Tweedimensionale materialen zijn samengesteld uit stapels van bijna perfect strak gebonden atoomplaten die zijn verbonden door de zwakkere van der Waals-krachten. De typische voorbeelden zijn recent ontdekte grafeen, molybdeendisulfide en het uitgebreide scala aan overgangsmetaaldichalcogeniden. Deze staan bekend om hun recordbrekende elektronische en mechanische eigenschappen en hun unieke vermogen om warmtegeleiding te manipuleren.
Met name de warmtegeleiding van 2DM’s is de sleutel tot de ontwikkeling van nieuwe, zeer efficiënte thermo-elektrische apparaten, maar het is praktisch onmogelijk om de thermische geleidbaarheid te meten in de dunne lagen op nanoschaal van 2DM’s.
De onderzoekers losten deze uitdaging op door een nieuwe benadering met thermische scanningmicroscopie te ontwikkelen, waardoor ze de warmtegeleiding direct konden meten voor zowel de richtingen in het vlak als in de dwarsrichtingen van tweedimensionale materialen. Beide vlakken zijn heel verschillend vanwege de atomaire structuur van het materiaal.
Professor Kolosov zei: “Dit werk verklaart de oorsprong van de recordbrekende thermo-elektrische prestaties van meerlagige structuren van tweedimensionale materialen die wij onderzoekers beschreven in een ouder blad. We maken dergelijke metingen mogelijk en hebben dit aangetoond met het voorbeeld van het potentieel zeer performante 2DM thermo-elektrische indiumselenide (InSe).”
Hij zei dat het onderzoek implicaties had voor de toekomstige technologische ontwikkeling.
Meer informatie:
Sergio Gonzalez-Munoz et al, Directe metingen van anisotroop thermisch transport in γ-InSe nanolagen via cross-sectionele scanning thermische microscopie (Adv. Mater. Interfaces 17/2023), Geavanceerde materiaalinterfaces (2023). DOI: 10.1002/admi.202370056
Aangeboden door Lancaster University
