将晶体管紧紧地挤在一起会引起热力烧毁器件的问题。现在，科学家们已经开发出一种人造材料，它是有史以来最能在一个方向上传导热量的材料之一，同时在其他方向上将热量与周围环境隔绝。这项研究有朝一日可能会帮助微芯片变得更加强大而不会因过热而损坏。

随着电子产品的不断小型化，在给定的空间内产生更多的热量，这使得热量控制成为电子设计的一个关键挑战。研究的主要作者、芝加哥大学的分子工程师Shi En Kim说："如果你的电脑或笔记本电脑过热，这可能是一个安全问题。"

热管理方面的最新进展包括所谓的各向异性热导体。在这些材料中，热量向一个方向流动比向其他方向流动更快。

一些天然的晶体结构是强大的各向异性热导体--例如石墨，热量沿其快轴流动的速度大约是其慢轴的340倍。然而，这些天然材料往往难以用于大规模的制造技术，而且可能缺乏设备所需的各种电气或光学特性。相比之下，大多数人工结构的材料是差的各向异性热导体，在室温下的快慢热流比往往低于20。

现在，科学家们创造了一种人工材料，在室温下的快慢热流比高达大约880，是有史以来报告的最高值之一。他们在9月30日的《自然》杂志上详细介绍了他们的发现。

秘诀是使用由原子级薄层堆叠的薄膜组成的材料--在这种情况下是二硫化钼。这些层通过被称为范德瓦尔斯相互作用的弱电力量固定在一起，这种力量与通常使胶布具有粘性的力量相同。其他层状范德瓦尔斯材料包括石墨和所谓的过渡金属二硫化物。

二硫化钼堆积物在两个维度上有效地输送热量，但在第三个维度上则不然。绝缘效果背后的关键是相邻薄膜的晶格如何相对于彼此旋转。(想象一下，一摞棋盘，每块棋盘都被旋转，以至于它的任何一个方块都不与它们的邻居的方块对齐）。)

在这些堆栈中，热的主要载体是声子，即由晶体晶格结构中的振动组成的准粒子。当相邻的硫化钼薄膜堆叠在一起，使其晶格排列整齐时，声子很容易向各个方向流动，尽管在层内更有效。然而，当这些晶格相互旋转时，声子只在层内有效流动。

当科学家们用这些叠层来涂抹只有15纳米高和100纳米宽的金电极时，他们发现这些电极可以承载更多的电流而不会过热，并阻止热量到达设备表面。Kim说："我们相信我们的材料对电子产品的热管理是有用的。"

Kim指出，他们选择用二硫化钼进行实验，因为他们之前开发了生长这种材料的大薄膜的方法。原则上，由其他原子级薄的材料（如石墨烯）制成的堆栈可以表现得同样好或更好。她指出，未来的研究还可以研究由两种或更多不同材料堆叠而成的所谓异质结构可能如何表现。

Kim提醒说，在他们的实验中，薄膜是通过手工堆叠的，这不是一个非常可扩展的方法来制造非常厚的薄膜。最终这些材料可能会有实际应用，但需要解决一些问题，使其生产具有可扩展性。