Pesquisadores de universidades do Japão e de Hong Kong demonstraram que a introdução de nitreto de itérbio (YbN) em nitreto de alumínio (AlN) reduz a condutividade térmica do material a 0,98 W/(m·K) — valor apenas 10 % acima do limite amorfo de 0,89 W/(m·K) e 0,3 % do registrado no AlN puro. O resultado, obtido em filmes finos com estrutura wurtzita, foi publicado em 28 de janeiro de 2026 na revista Acta Materialia.
O trabalho foi conduzido pelo professor Junjun Jia e pelo professor Takahiko Yanagitani, ambos da Faculdade de Ciência e Engenharia da Universidade Waseda (Japão), em colaboração com o professor assistente Qiye Zheng, da Hong Kong University of Science and Technology (HKUST). A equipe formou uma solução sólida (Yb,Al)N, explorando as diferenças de raio iônico e massa entre itérbio e alumínio como estratégia para limitar a propagação de fonões responsáveis pelo transporte de calor.
Os pesquisadores estabeleceram uma regra de projeto baseada no descompasso de tamanho e massa iônica: por possuir raio quase duas vezes maior que o de Al, o Yb promove redução de condutividade térmica mais intensa que a obtida com o nitreto de escândio (ScN), largamente empregado na indústria.
A análise teórica combinou dinâmica molecular não equilíbrio, potencial de máquina de aprendizado de primeiros princípios e avaliação modo a modo pelo método Green–Kubo. As simulações mostraram que, abaixo de 5 THz, as velocidades de grupo dos fonões acústicos aumentam com a concentração de Yb — comportamento oposto ao previsto por modelos clássicos de ligas, enquanto os fonões propagantes continuam dominando o transporte de calor.
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Segundo a equipe, o material abre caminho para barreiras térmicas duráveis em revestimentos de reatores químicos e fornos, camadas de blindagem térmica em encapsulamento de semicondutores para reduzir interferência térmica, além de aplicações em isolamento criogênico de navios transportadores de GNL.
Com informações de Nanowerk
