دفع گرما از سیستم‌های الکترونیکی ممکن شد

به گزارش مجله خبری نگار/برنا: این گروه نشان داد که یک کانال اتلاف گرما، قادر است با استفاده از پلاریتون‌های فونون انرژی حرارتی را از سیستم‌های الکترونیکی خارج کند.

این یافته محققان دانشکده مکانیک دانشگاه وندربیلت می‌تواند پیامد‌های گسترده‌ای برای فناوری‌های خنک‌کننده جدید در دستگاه‌هایی مانند تلفن‌های هوشمند و سایر لوازم الکترونیکی مدرن داشته باشد.

برای دانشمندان به خوبی شناخته شده است که الکترون‌ها و ارتعاشات اتمی (فونون‌ها) حامل‌های اصلی انرژی در جامدات هستند. تیم‌های تحقیقاتی دانشگاه وندربیلت و آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL) با شگفتی دریافتند که پلاریتون‌های فونون سطحی، شبه ذرات هیبریدی حاصل از جفت شدن بین نور مادون قرمز و فونون‌های فعال نوری، می‌توانند به‌طور قابل‌توجهی در هدایت گرمایی در لایه‌های نازک و نانوسیم‌های بلوری قطبی نقش داشته باشند.

اگرچه پیش‌بینی شده است که پلاریتون‌های فونون سطحی به هدایت گرما در لایه‌های نازک قطبی و نانوسیم‌ها کمک می‌کنند، اما هیچ مدرک تجربی مستقیم و قطعی برای این موضوع تا به امروز وجود نداشته است. این تیم تحقیقاتی توانستند بهبود‌های هدایت حرارتی واضحی را در نانوسیم‌های SiC با و بدون پرتابگر‌های پولاریتون فلزی در انتهای آن نشان دهند.

لی می‌گوید: «قابلیت‌های قابل‌توجه انتقال حرارت این پلاریتون‌ها را می‌توان در راهبرد‌های خنک‌کننده جدید مهندسی کرد، که برای طیف گسترده‌ای از فناوری‌ها از الکترونیک مصرفی گرفته تا کنترل کارآمد محیط ساختمان حیاتی است. این کشف ممکن است به زندگی بهتر و تلاش برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی کمک کند.»

کالدول گفت که پلاریتون‌های فونونی در تحقیقات نانوفتونیک مادون قرمز با کاربرد‌های فراوان، یک موضوع کلیدی است.

او گفت: «من از دیدن این که این ساختار می‌تواند یک کانال اتلاف گرما جدید را فراهم کنند و در خنک‌کننده فوق سریع در دستگاه‌های الکترونیکی با فرکانس بالا و قدرت بالا استفاده شود، هیجان‌زده هستم.»

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای با عنوان «هدایت گرمایی قابل توجه با واسطه‌گری پولاریتون‌های فونون غیرتعادلی» در نشریه Nature منتشر شده است.