Microscopic origin of heat vorticity in quasi ballistic phonon transport
Tur Prats, Jordi (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Gutiérrez-Pérez, Marc (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Bafaluy Bafaluy, Javier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Camacho Castro, Juan (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Àlvarez Calafell, Francesc Xavier (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Beardo Ricol, Albert (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Data:	2024
Resum:	The microscopic constraints required for the emergence of hydrodynamic-like heat conduction in semiconductors as predicted by the Guyer-Krumhansl equation (GKE) are determined through energy-based deviational Monte Carlo simulations of the Boltzmann Transport Equation (MC-BTE). We simulate the process of heat release from a nanoscale heat source towards a semi-infinite Silicon substrate in steady-state by solely considering resistive phonon collisions with an average mean free path. We obtain good agreement between the microscopic (MC-BTE) and mesoscopic (GKE) approaches in capturing significant deviations from diffusive transport, such as the emergence of vorticity. The analysis shows that heat vortices appear in the vicinity of sufficiently small energy sources in the absence of momentum-conserving scattering. The GKE is able to capture the resulting non-diffusive transport effects at moderate Knudsen numbers in consistency with previous experimental work.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación PID2021-122322NB-I00 Agencia Estatal de Investigación TED2021-129612B-C22 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00644
Nota:	Altres ajuts: acords transformatius de la UAB
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Matèria:	Conduction ; Equation
Publicat a:	International journal of heat and mass transfer, Vol. 226 (July 2024) , art. 125464, ISSN 1879-2189

DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2024.125464

Disponible a partir de: 2026-07-31 Postprint

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Grup de Propietats de Transport a la Nanoescala
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats