La conductividad térmica de la red cristalina es una propiedad termo-física trascendental en semiconductores y aislantes, y se emplea en aplicaciones termoeléctricas, de manejo de la energía térmica y barreras térmicas.
Para la nano-ingeniería de las últimas décadas, los fonones térmicos se consideran partículas que se dispersan de manera incoherente y difusa en las nanoestructuras, produciendo una reducción en la conductividad térmica de la red.
Sin embargo, aprovechando la dualidad onda-partícula de los fonones, cuando estos se consideran ondas coherentes, la conductividad térmica de red resulta mucho más baja, en concordancia con las medidas experimentales. Su naturaleza ondulatoria, aunado al fenómeno de la interferencia, permite la manipulación del transporte de ondas fonónicas y el control de la conductividad térmica a través de interfases de nanoestructuras.
Considerando los fonones como ondas coherentes, investigadores de China y Japón diseñaron una superred aperiódica optimizada de capas de GaAs y AlAs que minimiza la conducción del calor por fonones coherentes mediante el acoplamiento alternativo de la teoría de transporte de fonones coherentes y técnicas computacionales de aprendizaje automático. La conductividad térmica de la superred aperiódica fabricada, concuerda con los cálculos en un intervalo de temperatura de 77 a 300 K, demostrando que se puede controlar la interferencia (constructiva y destructiva) de las ondas aperiódicas complejas de fonones coherentes. Comparando con superredes periódicas convencionales, demostraron que la conductividad térmica de la superred aperiódica es significativamente más pequeña debido a que logran una mejor localización de los fonones.
El control de fonones coherentes mediante interferencias aperiódicas abre una nueva ruta para la ingeniería fonónica.
Los resultados se publicaron en Physical Review X
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