Ученые UCLA обнаружили способ направлять тепло подобно свету при комнатной температуре
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показали, что тепло может перемещаться по кристаллу сфокусированными лучами при комнатной температуре. Опубликованное 7 августа в Nature Physics исследование впервые продемонстрировало фокусировку фононов — квантовое волновое поведение, ранее наблюдавшееся только при криогенных температурах, — в кристаллах арсенида бора при обычных условиях. Открытие может привести к новым методам охлаждения электроники и квантовых устройств.
Фокусировка фононов при комнатной температуре
При экстремально низких температурах тепловые колебания атомов — фононы — могут распространяться сфокусированными, подобно лазеру, лучами, а не рассеиваться равномерно. Группа под руководством профессора машиностроения Йонджи Ху из Школы инженерных наук Самуэли в UCLA впервые наблюдала этот эффект в арсениде бора при обычных условиях. С помощью метода наноразмерного картирования температуры они зафиксировали формирование четких лучевых узоров, совпадающих с атомной структурой кристалла. В обычных материалах тепло распространялось круговыми профилями, тогда как арсенид бора создавал шести-, восьми- и четырехкратные фокусирующие узоры в зависимости от ориентации кристалла. Сфокусированное тепло сохраняло когерентность на расстоянии не менее одного микрометра и может распространяться на десятки микрометров — масштаб, актуальный для микроэлектронных компонентов.
Потенциал для охлаждения чипов
Управление теплом по точным, заранее заданным маршрутам может решить критическую проблему современной электроники, где накопление тепла ограничивает производительность и надежность. Инженеры смогут отводить тепло от чувствительных зон, проектируя кристаллическую ориентацию, и снизить зависимость от громоздких внешних систем охлаждения. Арсенид бора, уже ценимый за высокую теплопроводность, может обеспечить наноразмерные тепловые каналы, аналогичные оптоволоконным кабелям для света. Открытие также открывает возможности для управления теплом в квантовых компьютерах, где кубиты требуют исключительно стабильных температур. Группа Ху планирует исследовать это явление в других кристаллических материалах и в более крупных масштабах.
Что дальше
Исследовательская группа намерена выяснить, можно ли воспроизвести фокусировку фононов в промышленно совместимых материалах и при больших размерах. Пока неясно, насколько быстро эти результаты могут быть интегрированы в коммерческие процессы производства полупроводников.
1 источник
Ученые UCLA обнаружили способ направлять тепло подобно свету при комнатной температуре
