纳米尺度发现可以帮助防止电子产品过热
博尔德大学的研究人员已经了解到为什么一些纳米源在聚集在一起时会变冷，这可以帮助公司开发出不会过热的电子产品。
一个物理学家团队铜博尔德他解开了纳米领域一个令人困惑的现象背后的谜团:为什么一些超小的热源如果你把它们放在一起，冷却得更快。这些研究结果将发表在本周的杂志上美国国家科学院院刊（PNAS），有一天可以帮助技术行业设计更快的电子设备过热。
“在设计电子设备时，热量是一项挑战的考虑因素。你建立一个设备，然后发现它的加热比所需速度快，“博士道研究助理JILA是科罗拉多大学博尔德分校和美国国家标准与技术研究所(NIST)的联合研究机构。“我们的目标是了解相关的基础物理学，这样我们就可以设计未来的设备，有效地管理热量流动。”
该研究开始具有未解释的观察。2015年，由物理学家Margaret Murnane和Jila的亨利kateyn领导的研究人员用金属条做实验在硅基上比人类头发的宽度还要细很多倍。当他们用激光加热这些金属条时，奇怪的事情发生了。
“他们的行为与我们的直觉完全相反，”Knobloch说。“这些纳米尺度的热源通常不能有效散热。但如果你把它们挤在一起，它们冷却得更快。”
现在，研究人员知道为什么会发生这种情况。
在这项新研究中，他们使用基于计算机的模拟来跟踪纳米棒的热量传递。他们发现，当他们把热源放在一起时，它们产生的能量振动开始相互反弹，散射热量，冷却棒。
本集团的结果突出了设计下一代微型设备的主要挑战，如微处理器或量子计算机芯片：当您缩小到非常小的尺度时，热量并不总是按照您认为应该的方式行事。
激光加热硅的超薄棒。礼貌：史蒂文洞穴，吉拉
原子atom
研究人员补充说，在设备上的热量传输。甚至可以在电脑芯片等电子产品设计中的缺陷可以让温度积聚，向设备添加磨损和撕裂。由于科技公司努力生产较小和更小的电子产品，他们需要比以往任何时候都要高度关注，以便在携带固体中携带热量的原子的声子振动。
“热流涉及非常复杂的过程，使得难以控制，”克洛克说。“但如果我们能够了解子位音如何表现在小规模上，那么我们可以定制他们的运输，让我们建立更高效的设备。”
为了做到这一点，Murnane, Kapteyn和他们的实验物理学家团队与一群由Mahmoud Hussein教授领导的理论家们联合起来Ann和H.J. Spead of Aerospace Engineering Sciences．他的小组专门研究声子运动的模拟或建模。
侯赛因说:“在原子尺度上，传热的本质以一种新的眼光出现。物理系．
研究人员基本上重现了几年前的实验，但这次完全是在电脑上进行的。他们制作了一系列硅棒的模型，像火车轨道上的板条一样并排放置，并对它们进行加热。
克诺布洛赫说，模拟是如此详细，以至于该团队可以从头到尾跟踪模型中每个原子的行为——模型中有数百万个原子。
“我们真的是在挑战记忆的极限峰会的超级计算机在Cu Boulder，“他说。
指导热
这项技术得到了回报。例如，研究人员发现，当硅棒间距足够远时，热量倾向于以一种可预测的方式从这些材料中逃逸。能量从棒子中泄漏，进入棒子下面的材料中，向各个方向消散。
然而，当酒吧在一起越来越近时，还有其他事情发生了。随着来自那些散射的源的热量，它有效地迫使能量在均匀方向上更加强烈地流出远离群体中的人群在彼此的体育场中，并且最终从出口中跳出来。该团队表示这种现象“定向热通道”。
Knobloch说:“这种现象增加了热量向下输送到基底，远离热源。”
研究人员怀疑工程师可以将一天挖掘到这种不寻常的行为中，以获得更好的掌握小型电子设备的热流 - 引导沿着所需路径的能量，而不是让它狂放。
目前，研究人员将这项最新研究视为来自不同学科的科学家在一起工作时可以做的事情。
Murnane说:“这个项目是科学和工程之间令人兴奋的合作，马哈茂德小组开发的先进计算分析方法对于理解我们小组早些时候使用新的极紫外量子光源发现的新材料行为至关重要。”
- Chris Vavra编辑，网页内容经理，控制工程，CFE媒体和技术，cvavra@cfemedia.com．
