Som alla som har haft en bärbar dator eller mobiltelefon vet, de producerar värme som har potential att skada mikrochipsen inuti. Dock, lager, Kristallin svart fosfor kan leda till en ny mikrochipdesign som låter värme strömma bort och håller elektronerna i rörelse. För första gången, forskare observerade att svarta fosfornanoband leder värme två gånger mer i sicksack-riktningen jämfört med en annan riktning.

Designers kan nu dra fördel av de orienteringsberoende termiska egenskaperna hos fosfor för att hålla mikroelektroniska enheter svala och förbättra deras effektivitet. Det orienteringsberoende beteendet kan öka energieffektiviteten i transistorer och termoelektriska enheter samt leda till mikrochips som använder olika orienteringar av fosfor för både kylning och mikroelektronikdrift.

Svart fosfor är en naturlig skiktad halvledare och är en lovande kandidat för elektroniska, optisk, och optoelektroniska tillämpningar. Teoretiker förutspådde att olika kristallografiska orienteringar av svart fosfor kunde ha högt värmeflöde och låg elektrisk konduktans; medan andra kristallografiska orienteringar kan ha lågt värmeflöde och hög elektrisk konduktans. Dock, att mäta orienteringsberoendet för dessa egenskaper var extremt svårt.

Nu, forskare, ledd av forskare vid University of California-Berkeley, har mätt de anisotropa termiska egenskaperna i svarta fosfornanoband. I sin forskning, forskarna mikrotillverkade nanoband av svart fosfor till upphängda enheter för att mäta små värmegradienter och värmeledningsförmåga. De fann att värmeledningsförmågan var två gånger högre i sicksack-kristallriktningen än i riktningen "fåtölj". De observerade också att de termiska egenskaperna beror på storleken på nanorbanden. Det har föreslagits att de anisotropa termiska egenskaperna tillskrivs skillnader i fononspridning och fonon-fononspridningshastigheter. Forskare skulle kunna använda ett sådant orienteringsberoende beteende för att kontrollera värmegenerering och avledning i transistorer och termoelektriska enheter. Ännu mer spännande, mikrochips kan utformas med kylning optimerad med fosforkristaller i en kristallografisk orientering, medan driften av anordningen styrs genom att dra fördel av den elektriska ledningsförmågan hos fosforkristaller orienterade i en annan riktning.