これをさらに調査するために、研究者はグラフェンにおける4-フォノン散乱に関する詳細な理論的研究を実施しました。彼らは、ボルツマン輸送方程式に基づいた理論的枠組みを開発し、4-フォノン散乱、UMKLAPP散乱、境界散乱など、さまざまな散乱メカニズムを組み込みました。
彼らの結果は、4フォノン散乱が100ケルビンを超える温度でグラフェンの支配的な熱輸送メカニズムになることを明らかにしました。この散乱プロセスには、4つのフォノンの相互作用が含まれ、2つのフォノンが融合して高エネルギーフォノンを形成し、他の2つのフォノンは過剰なエネルギーを運びます。
研究者は、4フォノン散乱率が温度とともに急速に増加し、グラフェンの熱伝導率が大幅に低下することを発見しました。これは、他のほとんどの材料の挙動とは対照的に、グラフェンの熱伝導率がより高い温度で低下する理由を説明しています。
この研究はまた、グラフェンの熱伝導率を正確に予測するための散乱メカニズムの全範囲を考慮することの重要性を強調しました。 4フォノン散乱と他の散乱プロセスを組み込むことにより、研究者は実験測定と優れた一致を得ました。
彼らの発見は、グラフェンの熱伝導メカニズムのより深い理解に貢献し、熱管理用途向けのグラフェンベースの材料を最適化するための貴重な洞察を提供します。
グラフェンは絶対的な最高の熱導体ではないかもしれませんが、その例外的な熱伝導率は、他の顕著な特性とともに、電子機器、エネルギー貯蔵、熱管理システムなど、多くの技術用途にとって非常に望ましい材料になります。
