Transferencia de calor resonante en una cadena unidimensional con acoplamiento variable

Abstract

Pese a que el problema del transporte de calor tiene cientos de años de antigüedad desde que Fourier dio a conocer su tan famosa ley de conducción, aún se desconocen las condiciones necesarias para que ésta se cumpla en sistemas de baja dimensión. Es por ello, además de por su interés práctico en el desarrollo tecnológico, que el control del transporte de energía en sistemas nanométricos de baja dimensión es un área de estudio que ha cobrado un gran interés en los últimos años. En este trabajo estudiamos la posibilidad de controlar el transporte de energía a lo largo de una cadena no-lineal unidimensional que consiste en dos segmentos con diferentes estructuras conectados mediante un acoplamiento modulado temporalmente. Los extremos de cada conductor están acoplados a reservorios térmicos también modulados en el tiempo. Analizamos la existencia de rectificación térmica y de comportamientos resonantes de la corriente de energía, como función de las frecuencias características del sistema. Discutimos el mecanismo físico subyacente.

Since Fourier unveiled its so famous law of heat conduction, the problem of heat transport is still open specially due to its application and conditions that it must fulfill for low dimensional systems. That is why and for its practical interest in technological development, the control of energy transport in low-dimensional nanoscale systems is an area of reasearch that has gained considerable interest in recent years. In particular we study the possibility of controlling the transmission of energy along a one-dimensional non-linear chain consisting of two conductors with different structures connected by a coupling temporally modulated. The ends of each conductor are coupled to thermal reservoirs also temporally modulated. We analyze the existence of thermal rectification and resonant behavior of the energy flow as a function of the characteristic frequencies of the system. We discuss the underlying physical mechanism.