新加坡科学、技术和研究署 信用:CC0公共领域 黑磷的单原子片因其在未来电子应用中的潜力而受到关注
A*STAR研究人员现在已经完成了纳米尺度的实验，以解开这种材料显著的定向热传输特性的秘密
黑磷具有层状蜂窝状原子结构，这赋予了它一些奇特的物理和电子性质
它的蜂窝状网格不是平面的，而是褶皱的，并且它的物理性质取决于它们是沿着褶皱还是沿着褶皱测量的
例如，热量在褶皱或“之字形”方向的传递速度是在褶皱或“扶手椅”方向的两倍
吴京和他在A*STAR材料研究与工程研究所的同事利用他们最先进的实验设备，发现了这种非常不寻常的状态的原因
“理论上，黑磷中热传输的强各向异性归因于晶格振动的色散或弛豫，但确切的起源尚不清楚，”吴说
“了解这一机制有助于我们更好地控制纳米电子器件中的热流，这对芯片设计中更好的散热非常有用
" 该团队以声子的传播速度等于材料中的声速为前提，这反过来又与材料的硬度有着明确的关系
他们利用自己在高精度材料测量方面的专业知识，建立了一个实验，允许他们在同一个系统中使用锯齿形或扶手椅形取向的黑磷纳米带来测量热传递和硬度
“探索纳米带的热传输和硬度非常具有挑战性，”吴说
“我们通过电子束光刻在一层黑磷薄膜上制作了两种取向的纳米带
然后，我们在扫描电子显微镜下用纳米机械手拿起纳米带，并将它们转移到我们实验室建造的微电热系统中，在那里用原子力显微镜对它们进行测试
这些技术我们已经开发和使用了八年多
" 这些实验测量证实了热输运和刚度测量之间的物理联系，即杨氏模量，提供了关于黑磷声子输运各向异性起源的第一个直接信息
“锯齿形和扶手椅型纳米带之间的导热率之比几乎与相应的杨氏模量之比相同，”吴说，“与第一性原理计算的理论关系相一致。”
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