Quantum de condutância térmica - Thermal conductance quantum

Em física, o quantum de condutância térmica descreve a taxa na qual o calor é transportado através de um único canal de fônon balístico de temperatura . É dado por: ${\ displaystyle g_ {0}}$ ${\ displaystyle T}$

${\ displaystyle g_ {0} = {\ frac {\ pi ^ {2} {k_ {B}} ^ {2} T} {3h}} \ approx (9,464 \ vezes 10 ^ {- 13} {\ rm { W / K}} ^ {2}) T}$ .

A condutância térmica de qualquer estrutura eletricamente isolante que exibe transporte de fônon balístico é um múltiplo inteiro positivo de O quantum de condutância térmica foi medido pela primeira vez em 2000. Essas medições empregaram nanoestruturas de nitreto de silício suspensas que exibiram uma condutância térmica constante de 16 a temperaturas abaixo de aproximadamente 0,6 kelvin . ${\ displaystyle g_ {0}.}$${\ displaystyle g_ {0}}$

Para condutores elétricos balísticos, a contribuição de elétrons para a condutância térmica também é quantizada como resultado do quantum de condutância elétrica e da lei de Wiedemann-Franz , que foi medida quantitativamente em temperatura criogênica (~ 20 mK) e ambiente (~ 300K) .

O quantum de condutância térmica, também chamado de condutância térmica quantizada, pode ser entendido a partir da lei de Wiedemann-Franz, que mostra que

${\ displaystyle {\ kappa \ over \ sigma} = LT,}$

onde é uma constante universal chamada fator de Lorenz, ${\ displaystyle L}$

${\ displaystyle L = {\ pi ^ {2} k_ {B} ^ {2} \ over 3e ^ {2}}.}$

No regime com condutância elétrica quantizada, pode-se ter

${\ displaystyle \ sigma = {ne ^ {2} \ over h},}$

onde é um número inteiro, também conhecido como número TKNN. Então ${\ displaystyle n}$

${\ displaystyle \ kappa = LT \ sigma = {\ pi ^ {2} k_ {B} ^ {2} \ over 3e ^ {2}} \ cdot {ne ^ {2} \ over h} T = {\ pi ^ {2} k_ {B} ^ {2} \ durante 3h} nT = g_ {0} n,}$

onde é o quantum de condutância térmica definido acima. ${\ displaystyle g_ {0}}$

Referências

Veja também

• Propriedades térmicas de nanoestruturas