Une équipe de chercheurs de l'École polytechnique fédérale de Lausanne en Suisse a introduit un nouveau mode vibrationnel appelé relaxon dans le domaine de la théorie de la conduction thermique pour décrire la façon dont la chaleur circule à travers certains cristaux. Dans leur article publié dans la revue Examen physique X , l'équipe décrit son nouveau modèle et son efficacité lors du test avec deux cristaux particuliers.

Pendant de nombreuses années, les physiciens ont utilisé des phonons pour aider à décrire la façon dont la chaleur se déplace à travers les cristaux. La conductivité thermique se produit via deux processus :la diffusion entre les phonons due aux vibrations atomiques et les perturbations du réseau. Cette méthode s'est avérée assez précise pour prédire la façon dont la chaleur sera conduite à travers de nombreux cristaux, mais pour certains, ça n'a pas bien fonctionné du tout. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont ajouté un nouveau mode vibrationnel, relaxants, pour améliorer les résultats de ces cristaux.

Détente, ils expliquent, résultent de changements de cadre de coordonnées qui sont différents de ceux des phonons - ils se désintègrent jusqu'à une population d'équilibre sur une durée de vie bien définie. Les chercheurs ont testé leur nouveau modèle en l'appliquant à deux matériaux :le graphène et le silicium. En silicium, les chercheurs ont trouvé des résultats à moins de 2% de ceux menés à l'aide de l'approche standard des phonons, démontrant le succès. Avec du graphène, les chercheurs ont trouvé des résultats différents - il lisait 8 fois plus que celui trouvé en utilisant l'approche standard des phonons, qui était en accord avec les calculs effectués avant les essais, indiquant que c'était une meilleure approche. Cela suggère que la nouvelle méthode offre un meilleur moyen de prédire la conductivité thermique lors de la création d'objets à l'aide de graphène et peut-être d'autres cristaux. L'ajout de relaxons est, en un sens, offrant une nouvelle façon d'envisager les moyens par lesquels la chaleur est conduite à travers certains types de cristaux.

L'ajout de relaxons au domaine de la conduction thermique, l'équipe note, a des implications pour les futures études théoriques - il pourrait être utilisé, peut-être, dans les travaux liés à l'interprétation du transport hydrodynamique, offrant un nouveau moyen de faire des prédictions. Le nouveau modèle est également susceptible d'avoir un impact sur la recherche expérimentale, notamment en spectroscopie libre parcours moyen, un nouveau domaine dans lequel les chercheurs cherchent à isoler l'impact des porteurs avec différents libres parcours moyens sur la conductivité.

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