Nanocontacts themiques – THACOS

Les nanomatériaux sont caractérisés par de multiples contacts et interfaces à l’échelle nanométrique où des molécules d’eau peuvent être adsorbées et confinées. Ces nanocontacts peuvent de manière inattendue fortement modifier la dissipation de chaleur au sein des matériaux. Le transport thermique à travers les contacts à l’échelle nanométrique étant mal documenté, le projet vise à combler cette lacune. Son objectif est de mieux comprendre la physique impliquée. L’étude du transport de chaleur se concentrera sur des nanocontacts secs et humides pour trois matériaux sélectionnés pour la nature différente des porteurs d’énergie (phonons, vibrons et électrons) en leur sein. Etant donné que les nanocontacts et les interfaces impliqués peuvent être discontinus à l’échelle atomique ou nanométrique, des surfaces planes et rugueuses seront considérées. Pour aller plus loin que l’état de l’art, le consortium utilisera une combinaison d’outils : des simulations quantiques reposant sur les fonctions de Green hors équilibre, calculs ab-initio et des simulations de dynamique moléculaire, pour déterminer les résistances thermiques aux contacts étudiés. La méthode centrale pour les mesures de ces résistances thermiques reposera sur un instrument, combinant la microscopie électronique à balayage et la microscopie thermique à sonde locale (SThM), développé par les partenaires. Dans le projet, cet équipement sera optimisé pour 1- le nettoyage in situ des surfaces (bombardement avec des ions d’argon) avant la réalisation de mesures thermiques, 2- travailler sous pression de vapeur d’eau contrôlée pour former et détruire le ménisque d’eau et 3- gérer le contact sonde-échantillon en modifiant l’extrémité de sondes commerciales de SThM. De nouvelles briques de conception pour le développement de nanosystèmes thermiquement optimisés sont attendues. Le consortium rassemble toutes les compétences requises, fondamentales en modélisation et expérimentation, en physique et et en ingénierie.