Heat transport and cooling performance in a nanomechanical system with local and non local interactions

Abstract

En el presente trabajo estudiamos el transporte de calor a través de un sistema nanomecánico unidimensional dependiente del tiempo. El modelo microscópico consta de cadenas acopladas de átomos, considerando interacciones locales y no locales entre partículas. Mostramos que el sistema presenta diferentes regímenes de transporte estacionario dependiendo de la frecuencia de conducción, los gradientes de temperatura y el grado de localidad de las interacciones. En uno de estos regímenes, el sistema funciona como un refrigerador de fonones y se analiza su rendimiento de enfriamiento. Basado en un enfoque de baja frecuencia, mostramos que la no localidad y su interacción con la disipación causan una disminución en la capacidad de enfriamiento. Los resultados se obtienen numéricamente mediante el formalismo de la función de Green de desequilibrio de Keldysh.

In the present work, we study heat transport through a one dimensional time-dependent nanomechanical system. The microscopic model consists of coupled chains of atoms, considering local and non-local interactions between particles. We show that the system presents different stationary transport regimes depending on the driving frequency, temperature gradients and the degree of locality of the interactions. In one of these regimes, the system operates as a phonon refrigerator, and its cooling performance is analyzed. Based on a low frequency approach, we show that non-locality and its interplay with dissipation cause a decrease in cooling capacity. The results are obtained numerically by means of the Keldysh non-equilibrium Green's function formalism.

No presente trabalho, estudamos o transporte de calor através de um sistema nanomecânico unidimensional dependente do tempo. O modelo microscópico consiste em cadeias acopladas de átomos, considerando interações locais e não locais entre partículas. Mostramos que o sistema apresenta diferentes regimes de transporte estacionário dependendo da frequência de condução, dos gradientes de temperatura e do grau de localidade das interações. Em um desses regimes, o sistema opera como um refrigerador fônon e seu desempenho de refrigeração é analisado. Com base em uma abordagem de baixa frequência, mostramos que a não localidade e sua interação com a dissipação causam uma diminuição na capacidade de resfriamento. Os resultados são obtidos numericamente por meio do formalismo da função de Green do não-equilíbrio de Keldysh.