Pada chip dengan kepadatan-daya-tinggi dan perangkat elektronik pasca-Hukum Moore, kemampuan pembuangan panas telah menjadi faktor penting yang memengaruhi keandalan perangkat. Heterostruktur Van der Waals yang terdiri dari material dua-dimensi, dengan struktur pita yang dapat dirancang dan sifat elektronik yang sangat baik, dianggap sebagai kandidat sistem penting untuk-perangkat terintegrasi generasi berikutnya. Namun, penerapannya telah lama dibatasi oleh kurangnya konduktivitas termal pada antarmuka. Ketika material 2D yang berbeda ditumpuk, ketidakcocokan dalam mode getaran kisi (fonon) menghasilkan efisiensi pengangkutan termal yang rendah di seluruh antarmuka, dengan konduktansi termal antar muka yang khas hanya sekitar ~10 MW·m⁻²·K⁻¹, yang tidak cukup untuk memenuhi persyaratan pembuangan panas pada perangkat yang sangat terintegrasi. Untuk waktu yang lama, kepercayaan yang berlaku di komunitas akademis adalah bahwa memperkenalkan sudut puntir antar lapisan akan mengganggu simetri kisi dan meningkatkan hamburan yang tidak teratur, sehingga mengurangi konduktivitas termal antarmuka. Akibatnya, "puntiran" umumnya dianggap sebagai faktor yang menekan transportasi termal.
Namun, penelitian terbaru yang dilakukan oleh sebuah tim telah merevisi pemahaman ini. Para peneliti membangun heterostruktur bilayer MoS₂/WS₂ dengan sudut putaran yang berbeda dan secara sistematis mengukur konduktansi termal antarmukanya. Hasilnya menunjukkan bahwa seiring dengan peningkatan sudut puntir dari 0 derajat menjadi 38 derajat, konduktansi termal antarmuka meningkat dari sekitar 12 MW·m⁻²·K⁻¹ menjadi sekitar 30 MW·m⁻²·K⁻¹, peningkatan sekitar 2,5 kali lipat.
Fenomena ini berasal dari mekanisme transpor termal yang unik pada antarmuka heterogen. Studi ini menunjukkan bahwa konduksi termal melintasi antarmuka MoS₂/WS₂ didominasi oleh hamburan fonon inelastis. Pada antarmuka yang tidak dipilin, hamburan inelastis telah menyumbang sekitar 55% konduktansi termal antarmuka; ketika sudut puntir kira-kira 21,8 derajat, kontribusi ini meningkat menjadi sekitar 70%. Pengenalan sudut puntir mengubah distribusi energi fonon pada antarmuka, memungkinkan-fonon optik frekuensi tinggi untuk lebih efektif merangsang fonon akustik di sisi berlawanan melalui konversi frekuensi, sehingga meningkatkan saluran perpindahan panas di seluruh antarmuka.
Hal ini juga menjelaskan perbedaan efek modulasi sudut puntir antara antarmuka homogen dan heterogen: Antarmuka homogen biasanya mengandalkan hamburan elastis, dan puntiran menimbulkan hambatan termal tambahan; sedangkan antarmuka heterogen secara inheren bergantung pada hamburan inelastis, dan puntiran memperkuat mekanisme dominan ini, sehingga menghasilkan peningkatan konduksi termal.
Di sisi eksperimental, tim melakukan proses transfer area-berkualitas tinggi,-besar untuk membuat struktur dengan sudut puntir yang dapat dikontrol mulai dari 0 derajat hingga 60 derajat . Dengan menggabungkan teknik pemetaan termorefleksi domain (TDTR)-waktu throughput-tinggi dengan algoritme jaringan saraf, mereka mencapai pengukuran statistik spasial ketahanan termal antarmuka, sehingga meningkatkan keandalan data.
Berdasarkan temuan ini, tim peneliti mengajukan "teori gangguan{0}}yang ditingkatkan": Dalam antarmuka heterogen yang didominasi oleh hamburan inelastis, adanya gangguan antar muka seperti puntiran, geser, atau riak dapat mengkonfigurasi ulang distribusi energi fonon, sehingga memungkinkan peningkatan konduktansi termal antar muka yang dapat dikontrol. Pencapaian ini memberikan gambaran fisik baru untuk pengelolaan termal antarmuka dalam material 2D dan menawarkan dasar teori untuk desain pengelolaan termal perangkat elektronik berdaya tinggi.