Une compréhension quantitative et détaillée des mécanismes physiques régissant le transfert de chaleur aux échelles macro et nanométriques est essentielle pour la gestion thermique, le refroidissement des dispositifs, l'optimisation de la conductivité thermique et en science fondamentale. Un paramètre clé dans ce contexte est la résistance thermique d'interface (ou TBR pour Thermal Boundary Resistance), appelée également résistance de Kapitza. La TBR est la résistance qui ralentit le flux de chaleur à l'interface entre deux matériaux à des températures différentes. Bien que les simulations théoriques et numériques de la TBR soient abondantes, les mesures expérimentales sont extrêmement difficiles et rares. Cela est néanmoins devenu essentiel pour toutes les applications et les avancées fondamentales.
Les chercheurs de l'iLM ont réussi à extraire la valeur quantitative de la TBR à l'interface entre le carbone et l'eau en utilisant la spectroscopie optique résolue dans le temps. Ils ont appliqué cette technique pour observer le refroidissement ultrarapide (échelles de temps des picosecondes à nanosecondes) de nanotubes de carbone multiparois dispersés dans l'eau, après leur chauffage ultrarapide avec des impulsions optiques femtosecondes. L'analyse fine de la dynamique de refroidissement permet d'extraire la résistance thermique d'interface. Singulièrement, les expériences ont révélé que la TBR est réduite d'un facteur cinq (améliorant ainsi le transport thermique) lorsque des groupes hydroxyle (-OH) sont liés de manière covalente à la surface du carbone.