全面了解各种纳米表面在热传输中的作用具有关键意义，但其研究工作仍然具有挑战性。具有可调控界面晶格失配的二维范德瓦尔斯（vdW）异质结构提供了一个理想的平台来探索热性能和纳米界面之间的相关性，并有助实现热流的可调控。
通过对一系列大面积四层堆叠的vdW材料的热导率进行系统研究，日本东京都立大学的科学家发现了控制热量如何流经超薄材料的新方法，证明了界面工程是一种调控热传输的有效策略。
据报道，由 Kazuhiro Yanagi 教授领导的研究小组在他们的实验中使用了单原子厚度的二硫化钼和二硒化钼，并将它们叠成四层（4L薄膜），形成垂直堆叠的 MoSe2 -MoS2 -MoSe2 -MoS2异质结构。这些层可以用不同的方式耦合在一起。
图片来源：ACS Nano
研究小组以独特、温和的方式转移大型单原子薄片，使他们能够创造出由范德瓦尔斯力结合在一起的层堆。他们也可以通过更多的传统技术，特别是化学气相沉积（CVD）来强行结合。这就产生了许多关于如何将隔离层放在一起的变化，并可能控制热量如何通过它们。
通过使用一种特殊的涂层技术，他们能够以相当好的精确度检测出微不足道的热量是如何流过这些堆栈的。首先，他们发现，通过CVD紧密结合的层比松散结合的层透出更多的热量。这种影响可以通过退火来部分逆转，使结合力更强并改善热量的传输。
此外，他们比较了四个硫化钼层的堆叠和一个由硫化钼和硒化钼层交替组成的"千层饼"状结构。这样的异质结构在相邻的原子层之间有一个人为的结构不匹配，这导致热传导水平明显降低，比强结合层低十倍以上。
该团队的发现不仅展示了一个新的技术发展，而且提供了关于如何控制纳米级热流的一般设计规则，无论你想要更多还是更少的流动。这些见解将导致超薄、超轻的绝缘体以及新的热电材料的发展，在这些材料中，热量可能被有效地引导并转化为电能。
Kazuhiro Yanagi 教授领导的团队一直致力于新型纳米结构的创造以及物理特性的阐明和控制，研究重点是电荷和热量在纳米材料结构界面和表面的流动以及光学特性。最近，材料系统中的热电特性，其中范德华界面处的热量和电荷流动很重要，源自纳米管手性结构的新物理特性，新纳米管的产生，极端非线性光学现象等，研究团队进行了与界面和光学特性相关的广泛研究。
图片来源：Kazuhiro Yanagi Laboratory
他们的研究成果，在2021年9月29日以“Control of Thermal Conductance across Vertically Stacked Two-Dimensional van der Waals Materials via Interfacial Engineering”为题在线发表于ACS Nano期刊。
