Des chercheurs du C2N et leurs collaborateurs (Neel lab., MPQ lab, L2C lab. and Kansas university) mettent en évidence des propriétés exceptionnelles de transport thermique dans le nitrure de bore hexagonal (hBN) isotopiquement purifié, un matériau bidimensionnel isolant clé pour la dissipation thermique et les effets d’anisotropie thermique. Grâce à une combinaison originale de microstructures suspendues et de thermométrie Raman, ils mesurent une conductivité thermique dépassant 1650 W·m⁻¹·K⁻¹ à température ambiante, parmi les plus élevées jamais rapportées pour ce matériau.
L’étude montre également que le transport thermique s’écarte fortement du régime diffusif classique décrit par la loi de Fourier. Si les profils de température restent linéaires à haute température, ils deviennent nettement non linéaires à plus basse température, révélant l’apparition de régimes de transport non classique, tel que définie par la Loi de Fourier, potentiellement hydrodynamiques.
Ce travail propose enfin un cadre expérimental robuste pour mesurer avec précision la conductivité thermique dans les matériaux 2D, en soulignant l’importance de la cartographie spatiale de la température et des techniques de mesures elle mêmes. Au-delà des avancées fondamentales, ces résultats ouvrent des perspectives pour la gestion thermique des dispositifs et le développement de composants fonctionnels basés sur le transport de chaleur (diodes thermiques, rectificateurs, logique thermique).
Références
Extreme longitudinal thermal conductivity and non-diffusive heat transport in isotopic hBN
C. Brochard-Richard1, G. Di Berardino1, E. Herth1, C. Wei1, F. Panciera1, T. Poirier2, J. H. Edgar2, B. Gil3, G. Cassabois3, M. L. Della Rocca4, S. Sarkar5, N. Bendiab5, L. Marty5, F. Oehler1, A. Ouerghi1, J. Chaste1
Nature Communications, (2026).
DOI : https://doi-org.ezproxy.universite-paris-saclay.fr/10.1038/s41467-026-69907-x
Affiliations
1Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, 91120, Palaiseau, France.
2Tim Taylor Department of Chemical Engineering, Kansas State University, Durland Hall, Manhattan, KS 66506-5102, USA
3Laboratoire Charles Coulomb (L2C), UMR 5221 CNRS-Université de Montpellier, F-34095 Montpellier, France
4Université Paris Cité, CNRS, Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques, F-75013, Paris, France
5Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut NEEL, F-38000, Grenoble, France.
Contact : Julien Chaste
Figure : a) Schéma de l’expérience avec une hétérostructure 2D constituée de nitrure de bore hexagonal suspendue entre deux microchaufferettes en silicium. b) Image optique de l’échantillon suspendu. C) Cartographie de température le long de l’échantillon montrant un comportement non linéaire, en contradiction avec un régime classique de transport thermique.
