该论文结合最先进的原子模型和实验，阐述了超薄硅膜的结构和表面的化学组成如何控制热导率。深刻理解低维纳米结构材料的结构和热力学性质对于材料和设备的设计是必不可少的，这样有助于材料的纳米尺度的热力学管理以及热点力学的应用。

材料传导热量的能力对于我们是非常熟悉的。热传输的概念要追溯到1822年，法国物理学家让傅立叶发表了他的著作《热分析理论》，这成为热传输的基石。他在书中指出，热传导是材料本身的固有性质。由于经典物理学在纳米尺度失效了，因此对于纳米技术的探索则是对傅里叶关于热的理论的挑战。《美国化学协会纳米》期刊发表的一篇论文描述了纳米尺寸的形态和表面的化学成分对于热传导性质的影响。该论文由来自马普所高分子研究（德国）、加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所（西班牙）和VTT芬兰技术研究中心的研究人员共同完成，该研究由欧洲膜基声子工程赞助完成。

结果表明，当硅膜厚度小于10纳米时，热传导率比块状结晶硅低25倍，并通过控制其结构和表面化学组成可将其控制在一个大范围之内。结合先进的原子模型、新型合成技术、新的测量方法等，研究人员揭开了表面氧化在确定的量化晶格振动（声子）中的作用。实验和理论模型研究表明去除掉氧化层有助于提高硅纳米结构的热传导性能，然而部分结构又会发生氧化。大规模分子动力学模拟使研究人员能够量化从天然二氧化硅中热传导率的降低，并从减少维度方面评价具有完美镜面表面的模型。

硅几乎是所有电子类相关应用的首选材料，并且目前已经达到了10纳米的尺度，而散热就变成了控制其性能的关键。氧化层诱导热导率的降低对于纳米电子器件的热扩散是不利的，但对于热电能量的收集则是很有用的，这也能有效避免器件中有源部分的热交换，从而提高效率。因此，表面的化学性质可作为改善硅基电子及热电子纳米器件和纳米机械谐振器的性能的关键参数。该研究工作为纳米尺度下的热力学实验和设计开辟了新的道路。


来源：UniversitatAutònoma de Barcelo