"Coherent Phonon Heat Conduction in Superlattices". M. N. Luckyanova, J. Garg, K. Esfarjani, A. Jandl, M. T. Bulsara, A. J. Schmidt, A. J. Minnich, S. Chen, M. S. Dresselhaus, Z. Ren, E. A. Fitzgerald, G. Chen. SCIENCE 338, 936 (2012). DOI: 10.1126/science.1225549
The control of heat conduction through the manipulation of phonons as
coherent waves in solids is of fundamental interest
and could also be exploited in applications, but
coherent heat conduction has not been experimentally confirmed. We
report
the experimental observation of coherent heat
conduction through the use of finite-thickness superlattices with
varying numbers
of periods. The measured thermal conductivity
increased linearly with increasing total superlattice thickness over a
temperature
range from 30 to 150 kelvin, which is consistent
with a coherent phonon heat conduction process. First-principles and
Green’s
function–based simulations further support this
coherent transport model. Accessing the coherent heat conduction regime
opens
a new venue for phonon engineering for an array
of applications.
El control de la conducción de calor por medio de la manipulación de los fonones como ondas coherentes en sólidos es de interés fundamental y pudiera también ser utilizado en aplicaciones, pero la condución coherente de calor no se ha confirmado experimentalmente. Aquí se reporta la observación experimental de conducción coherente de calor por medio del uso de super-redes que tienen espesores finitos y cuyos períodos varían. Las medidas de conductividad térmica se incrementan linealmente conforme aumenta el espesor total de la super-red en el intervalo de temperaturas que van de 30 a 150 kelvin, lo cual es consistente con un proceso de conducción de calor mediante fonones coherentes. Simulaciones de primeros principios y basadas en la función de Green confirman este model de transporte coherente. Lograr un régimen de conducción coherente de calor abre un nuevo camino a la ingeniería de fonones para toda una variedad de aplicaciones.
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