随着后摩尔时代的到来，二维范德华异质结因其独特的光电性能被视为下一代电子器件的有力竞争者。然而，散热问题始终是制约其性能和稳定性的“阿喀琉斯之踵” 。在这些器件中，热量需要通过层间界面耗散，“界面即魔鬼”，界面热导（ITC）的大小直接决定了散热效率。随之而来的是一个有趣且颇具挑战的科学问题：在一个原子级完美、无缺陷的理想二维异质结中，界面热导的上限（理想极限）究竟是多少？
针对这一问题，香港中文大学许建斌教授（卓敏讲座教授）、渤海大学樊哲勇教授和深圳大学叶振强助理教授等合作者，以结构最匹配、质量差异最小的石墨烯/六方氮化硼（Gr/h-BN）体系为原型，训练了一个接近DFT精度且计算效率极高的神经演化势（NEP）模型。该模型直接拟合了DFT（PBE+MBD）计算提供的参考值，能够较为准确地描述异质结的层内和层间相互作用。高效的NEP模型不仅成功重构了实验中观测到的莫尔云纹及其周期性（见图1），更驱动了包含超过30万个原子的大规模非平衡分子动力学（NEMD）模拟。通过引入量子统计修正并结合不同二维异质结的声子态密度（PDOS）重叠的分析（图2），确立了室温下二维范德华异质结界面热导的理想极限约为58.4 MW m⁻² K⁻¹，这一结果与现有的高精度实验测量值在定量上高度吻合，为该二维异质结的界面热导（ITC）设立了重要的理论参考。
Fig 1: Moiré patterns and periodicities of the Gr/h-BN heterostructure.
Fig 2: ITC data for various heterostructure systems. The correlation between ITC and PDOS overlap at room temperature for different 2D heterostructures. The light orange band emphasizes the ideal limit range of ITC for 2D heterostructures. The values of PDOS overlap are marked below the labels of different systems, decreasing from left to right.
除了报道异质结的ITC理想极限外，该工作还揭示了一个新颖的物理图像（图3）：界面热导具有显著的堆垛次序依赖性，对应的界面热导大小顺序为 ABp > DW > AB > AA。
Fig 3: Spectral thermal conductance, interlayer energy, and distance of Gr/h-BN heterostructure.
通过计算不同堆垛类型下的声子色散和寿命，该研究阐明了其微观机制：能量上有利于更稳定的堆垛方式（如ABp）具有更小的层间距离，也因而更利于面外声子的能量传输，表现为更大的声子群速度和更长的声子寿命；相反，能量不利的堆垛（如AA）会导致声子模式软化和寿命缩短，从而抑制界面热输运（图4）。
Fig 4: Phonon SED and the corresponding lifetimes.
这意味着，二维材料中常见的莫尔云纹实际上对应着微观上不同导热能力的堆垛区域，这为通过应变或转角工程调控莫尔条纹进而操纵界面热导提供了新的思路。
该工作的相关的数据集和对应的输入输出开源在：
- https://gitlab.com/brucefan1983/nep-data/-/tree/main/2025_Liang_Gr_Hbn?ref_type=heads
- https://github.com/Tingliangstu/Paper_Projects/tree/main/LIANG_GrHbn_2025
相关论文近期发表于npj Computational Materials 12, 11 (2026)，文章信息如下：
Probing the ideal limit of interfacial thermal conductance in two-dimensional van der Waals heterostructures
https://doi.org/10.1038/s41524-025-01885-y
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