Compared to extensive studies of thermal transport in two-dimensional materials, very limited attention has been paid to the corresponding phenomenon in quasi-one-dimensional van der Waals crystals. Here, we show that Ta2Se3 can be easily exfoliated into thin nanowires, indicating strong anisotropy in the bonding strength within the basal plane. Systematic thermal property measurements disclose signatures of one-dimensional phonons as the nanowire hydraulic diameter reduces below 19.2 nm with linearly escalating thermal conductivity as temperature increases and size dependence inconsistent with the classical size effect. We further show that these unusual transport properties are induced by elastic stiffening occurring for wires of <30 nm diameter.

1.
K. S.
Novoselov
,
A.
Mishchenko
,
A.
Carvalho
, and
A. H.
Castro Neto
,
Science
353
(
6298
),
aac9439
(
2016
).
2.
H.
Wang
,
J.
Guo
,
J.
Miao
,
W.
Luo
,
Y.
Gu
,
R.
Xie
,
F.
Wang
,
L.
Zhang
,
P.
Wang
, and
W.
Hu
,
Small
18
,
2103963
(
2021
).
3.
Y.
Cao
,
V.
Fatemi
,
S.
Fang
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
E.
Kaxiras
, and
P.
Jarillo-Herrero
,
Nature
556
,
43
50
(
2018
).
4.
S.
Ghosh
,
W.
Bao
,
D. L.
Nika
,
S.
Subrina
,
E. P.
Pokatilov
,
C. N.
Lau
, and
A. A.
Balandin
,
Nat. Mater.
9
,
555
558
(
2010
).
5.
H.
Zhang
,
X.
Chen
,
Y. D.
Jho
, and
A. J.
Minnich
,
Nano Lett.
16
,
1643
1649
(
2016
).
6.
Q.
Fu
,
J.
Yang
,
Y.
Chen
,
D.
Li
, and
D.
Xu
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
031905
(
2015
).
7.
A.
Sood
,
F.
Xiong
,
S.
Chen
,
R.
Cheaito
,
F.
Lian
,
M.
Asheghi
,
Y.
Cui
,
D.
Donadio
,
K. E.
Goodson
, and
E.
Pop
,
Nano Lett.
19
,
2434
2442
(
2019
).
8.
S. E.
Kim
,
F.
Mujid
,
A.
Rai
,
F.
Eriksson
,
J.
Suh
,
P.
Poddar
,
A.
Ray
,
C.
Park
,
E.
Fransson
,
Y.
Zhong
,
D. A.
Muller
,
P.
Erhart
,
D. G.
Cahill
, and
J.
Park
,
Nature
597
,
660
665
(
2021
).
9.
J. H.
Seol
,
I.
Jo
,
A. L.
Moore
,
L.
Lindsay
,
Z. H.
Aitken
,
M. T.
Pettes
,
X.
Li
,
Z.
Yao
,
R.
Huang
,
D.
Broido
,
N.
Mingo
,
R. S.
Ruoff
, and
L.
Shi
,
Science
328
,
213
216
(
2010
).
10.
W.
Cai
,
A. L.
Moore
,
Y.
Zhu
,
X.
Li
,
S.
Chen
,
L.
Shi
, and
R. S.
Ruoff
,
Nano Lett.
10
,
1645
1651
(
2010
).
11.
R.
Yan
,
J. R.
Simpson
,
S.
Bertolazzi
,
J.
Brivio
,
M.
Watson
,
X.
Wu
,
A.
Kis
,
T.
Luo
,
A. R. H.
Walker
, and
H. G.
Xing
,
ACS Nano
8
,
986
993
(
2014
).
12.
Z.
Luo
,
J.
Maassen
,
Y.
Deng
,
Y.
Du
,
R. P.
Garrelts
,
M. S.
Lundstrom
,
D. Y.
Peide
, and
X.
Xu
,
Nat. Commun.
6
,
8572
(
2015
).
13.
J.
Hone
,
M.
Whitney
,
C.
Piskoti
, and
A.
Zettl
,
Phys. Rev. B
59
,
R2514
(
1999
).
14.
C.
Yu
,
L.
Shi
,
Z.
Yao
,
D.
Li
, and
A.
Majumdar
,
Nano Lett.
5
,
1842
1846
(
2005
).
15.
Y.
Xiao
,
X. H.
Yan
,
J. X.
Cao
,
J. W.
Ding
,
Y. L.
Mao
, and
J.
Xiang
,
Phys. Rev. B
69
,
205415
(
2004
).
16.
Q.
Zhang
,
C.
Liu
,
X.
Liu
,
J.
Liu
,
Z.
Cui
,
Y.
Zhang
,
L.
Yang
,
Y.
Zhao
,
T. T.
Xu
,
Y.
Chen
,
J.
Wei
,
Z.
Mao
, and
D.
Li
,
ACS Nano
12
,
2634
2642
(
2018
).
17.
L.
Yang
,
Y.
Tao
,
J.
Liu
,
C.
Liu
,
Q.
Zhang
,
M.
Akter
,
Y.
Zhao
,
T. T.
Xu
,
Y.
Xu
,
Z.
Mao
,
Y.
Chen
, and
D.
Li
,
Nano Lett.
19
,
415
421
(
2019
).
18.
L.
Yang
,
Y.
Tao
,
Y.
Zhu
,
M.
Akter
,
K.
Wang
,
Z.
Pan
,
Y.
Zhao
,
Q.
Zhang
,
Y.
Xu
,
R.
Chen
,
T. T.
Xu
,
Y.
Chen
,
Z.
Mao
, and
D.
Li
,
Nat. Nanotechnol.
16
,
764
765
(
2021
).
19.
Y.
Ma
,
Y.
Jing
, and
T.
Heine
,
2D Mater.
4
,
025111
(
2017
).
20.
L.
Shi
,
D.
Li
,
C.
Yu
,
W.
Jang
,
D.
Kim
,
Z.
Yao
,
P.
Kim
, and
A.
Majumdar
,
J. Heat Transfer
125
,
881
888
(
2003
).
21.
M. C.
Wingert
,
Z. C.
Chen
,
S.
Kwon
,
J.
Xiang
, and
R.
Chen
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
024901
(
2012
).
22.
L.
Yang
,
Y.
Yang
,
Q.
Zhang
,
Y.
Zhang
,
Y.
Jiang
,
Z.
Guan
,
M.
Gerboth
,
J.
Yang
,
Y.
Chen
,
D. G.
Walker
,
T. T.
Xu
, and
D.
Li
,
Nanoscale
8
,
17895
17901
(
2016
).
23.
E.
Pop
,
D.
Mann
,
Q.
Wang
,
K.
Goodson
, and
H.
Dai
,
Nano Lett.
6
,
96
100
(
2006
).
24.
L.
Lindsay
,
D. A.
Broido
, and
N.
Mingo
,
Phys. Rev. B
82
,
115427
(
2010
).
25.
D.
Li
,
Y.
Wu
,
P.
Kim
,
L.
Shi
,
P.
Yang
, and
A.
Majumdar
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
2934
2936
(
2003
).
26.
Q.
Xiong
,
N.
Duarte
,
S.
Tadigadapa
, and
P. C.
Eklund
,
Nano Lett.
6
,
1904
1909
(
2006
).
27.
Y.
Calahorra
,
O.
Shtempluck
,
V.
Kotchetkov
, and
Y. E.
Yaish
,
Nano Lett.
15
,
2945
2950
(
2015
).
28.
Y. E.
Yaish
,
Y.
Calahorra
,
O.
Shtempluck
, and
V.
Kotchetkov
,
J. Appl. Phys.
117
,
164311
(
2015
).
29.
M. C.
Wingert
,
S.
Kwon
,
M.
Hu
,
D.
Poulikakos
,
J.
Xiang
, and
R.
Chen
,
Nano Lett.
15
,
2605
2611
(
2015
).
30.
Y.
Zhao
,
M. L.
Fitzgerald
,
Y.
Tao
,
Z.
Pan
,
G.
Sauti
,
D.
Xu
,
Y.
Xu
, and
D.
Li
,
Nano Lett.
20
,
7389
7396
(
2020
).
31.
J. S.
Kang
,
M.
Li
,
H.
Wu
,
H.
Nguyen
, and
Y.
Hu
,
Science
361
,
575
578
(
2018
).
32.
S.
Li
,
Q.
Zheng
,
Y.
Lv
,
X.
Liu
,
X.
Wang
,
P. Y.
Huang
,
D. G.
Cahill
, and
B.
Lv
,
Science
361
,
579
581
(
2018
).
33.
F.
Tian
,
B.
Song
,
X.
Chen
,
N. K.
Ravichandran
,
Y.
Lv
,
K.
Chen
,
S.
Sullivan
,
J.
Kim
,
Y.
Zhou
,
T. H.
Liu
,
M.
Goni
,
Z.
Ding
,
J.
Sun
,
G. A. U.
Gamage
,
H.
Sun
,
H.
Ziyaee
,
S.
Huyan
,
L.
Deng
,
J.
Zhou
,
A. J.
Schmidt
,
S.
Chen
,
C. W.
Ch
,
P.
Huang
,
D.
Broido
,
L.
Shi
,
G.
Chen
, and
Z.
Ren
,
Science
361
,
582
585
(
2018
).
34.
X.
Liu
,
T.
Xu
,
X.
Wu
,
Z.
Zhang
,
J.
Yu
,
H.
Qiu
,
J. H.
Hong
,
C. H.
Jin
,
J. X.
Li
,
X. R.
Wang
,
L. T.
Sun
, and
W.
Guo
,
Nat. Commun.
4
,
1776
(
2013
).
35.
A. L.
Koh
,
S.
Wang
,
C.
Ataca
,
J. C.
Grossman
,
R.
Sinclair
, and
J. H.
Warner
,
Nano Lett.
16
,
1210
1217
(
2016
).
36.
A.
Londoño‐Calderon
,
D. J.
Williams
,
M. M.
Schneider
,
B. H.
Savitzky
,
C.
Ophus
,
S.
Ma
,
H.
Zhu
, and
M. T.
Pettes
,
Nanoscale
13
,
9606
9614
(
2021
).
You do not currently have access to this content.