研究人员提出了一种可以控制热量控制电流的热量的新技术，这是一种可以在从电子设备到纺织品的各种领域中的应用程序。
该概念使用微小的三角形结构来控制“声子”，“量子机械现象，描述振动如何通过材料的晶体结构行驶。
使用高级模拟的研究发现显示了三角形或T形结构 - 如果宽度足够小 - 能够“热整流”或允许比在相反方向上的一个方向上更大的热流动。Xiulin Ruan.是普渡大学机械工程学院和BIRCK纳米技术中心的副教授。
整流使半导体行业的晶体管，二极管和存储器电路。新设备是可能执行相同功能的热整流器，但是具有声子而不是电流。
“在大多数系统中，两个方向上的热流相等，因此没有像电气二极管那样的热装置。但是，如果我们能够使用二极管控制电力，我们可以使用二极管控制电力，因此我们可以实现许多新的和令人兴奋的热器件，包括热开关，热晶体管，逻辑门和记忆，“Ruan表示，其研究组与A合作集团领导雍辰是Purdue物理学系和电脑工程学院副教授。“人们刚刚开始了解它是如何工作的，而且它远远不远在于应用程序。”
调查结果详述了在杂志上在线出现的研究文件中详述纳米字母并将在即将发布的期刊上发表。本文由博士生闫王，AJIT Vallabhaneni和Jiuning Hu和前博士学生Bo邱;陈;和阮。
研究人员使用称为分子动力学的高级仿真方法，以证明在称为“不对称石墨烯纳米的结构中的热整流。分子动力学模拟可以模拟原子的振动并预测材料中的热流。
石墨烯是一种极薄的碳层，是电子和计算机中的应用。三角形结构必须是微小的宽度，以使效果所需的声子的“横向限制”。结果还显示热整流不限于石墨烯，而是可以在其他材料中看到诸如金字塔，梯形或T形设计的结构中。
胡，阮和陈还在四年前在杂志上发表了一篇论文纳米字母，在第一种提出不对称石墨烯纳米作为使用分子动力学模拟的研究中的热整流器。虽然从那时起，众多研究已经致力于这个主题，但直到现在研究人员并不知道热整流后的机制。新发现表明，这种机制通过限制振动，当它们穿过不对称结构的小横向方向时。
“我们证明了其他不对称材料，例如不对称纳米线，薄型，单个材料的量子点也可以是高性能热直流的，只要您具有横向限制”，“Ruan表示。“这真的拓宽了这一整改对更广泛的应用频谱的潜力。”
在较大的三角形结构中没有看到热整流，因为它们缺乏横向限制。王说，为了产生横向限制，结构的横截面必须小于声子的“平均自由路径”，或者仅根据材料，仅几到数百纳米。
“这是Phonon在与另一个声子碰撞之前的平均距离，”他说。
但是，虽然设备必须是微小的，但它们可以串联链接以产生更大的结构和更好的整改性能。
该概念可以在电脑和电子，建筑物甚至服装中找到“热管理”应用中的用途。
“For example, on a winter night you don’t want a building to lose heat quickly to the outside, while during the day you want the building to be warmed up by the sun, so it would be good to have building materials that permit the flow of heat in one direction, but not the other,” Ruan said.
尽管推测的未来应用可能是热晶体管的潜力。与传统的晶体管不同，热晶体管不需要使用硅，基于声子，而不是电子，并且可能利用已经在大多数实用电子器件中产生的大量废热。
提交：快速原型设计
