Una descripción completa del transporte térmico a nanoescala es un problema fundamental que ha desafiado la comprensión durante décadas. Aquí, los investigadores descubren un nuevo régimen de transporte térmico cerca de estructuras a nanoescala, donde, de forma contradictoria, los puntos calientes a nanoescala se enfrían más rápidamente cuando se colocan juntos que cuandoestán ampliamente separados.
Este hallazgo sugiere nuevos enfoques para abordar el desafío significativo de la gestión del calor en nanosistemas, con implicaciones de diseño para circuitos integrados, dispositivos termoeléctricos, terapias térmicas mediadas por nanopartículas y energía fotovoltaica nano mejorada para mejorar las tecnologías de energía limpia.
Un gran desafío en las industrias de semiconductores y electrónica es que a medida que las características a nanoescala se hacen más pequeñas y los procesos se vuelven más rápidos, es necesario eliminar rápidamente cantidades significativas de calor de las nanoestructuras. Un equipo de JILA, la Universidad de Colorado y Lawrence Berkeley NationalEl laboratorio hizo un descubrimiento contraintuitivo: es mucho más fácil enfriar las nanoestructuras calientes cuando están dispuestas juntas y no muy separadas. Este resultado es emocionante para el campo del transporte térmico porque en 2010 el mismo equipo mostró que los puntos calientes pequeños y aisladosson, de hecho, bastante difíciles de enfriar. En los experimentos actuales, el equipo diseñó una serie de nanoestructuras en diferentes materiales. Cuando las nanoestructuras se calentaron con un láser infrarrojo, emitieron fonones vibraciones reticulares, que viajaron al sustrato ycolisionó con otros fonones, llevándose el calor.
Cuando las nanoestructuras se colocaron juntas, el enfriamiento era más eficiente porque no importaba si los fonones que interactuaban provenían de la misma nanoestructura caliente grande o pequeñas nanoestructuras calientes vecinas. Por lo tanto, paradójicamente, la disposición de las nanoestructuras calientes más juntas realmente aumentaba el calordisipación. Estos experimentos permitieron a los investigadores determinar qué vibraciones reticulares llevan el calor lejos de una región caliente y también predecir nuevas formas de diseñar la velocidad de enfriamiento de un material.
Este material se basa en el trabajo apoyado por el Departamento de Energía de los EE. UU., La Oficina de Ciencias, la Oficina de Ciencias de la Energía Básica, la División de Ciencias Químicas, Geociencias y Biociencias, el Programa de Ciencias Atómicas, Moleculares y Ópticas y la Corporación de Investigación de Semiconductores.investigación utiliza instalaciones proporcionadas por el Centro de Investigación de Ingeniería de la Fundación Nacional de Ciencias NSF para Ciencia y Tecnología EUV y un premio de la Beca de Facultad de Ciencias e Ingeniería de Seguridad Nacional. KMHP reconoce el apoyo de la NSF bajo el Premio DGE 1144083. XG y RY reconocen el premio de la CARRERA NSFy apoyo de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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