CU Boulder: стеклянная нить в один атом проводит тепло ступенями по 40% квантового предела
Исследователи CU Boulder измерили поток тепла через стекло, вытянутое в нить толщиной в атом, и увидели квантованные ступени. Это важно для теплового расчёта наноразмерных чипов, где стекло служит изолятором.
Исследователи из CU Boulder совместно с коллегами из Испании сообщили, что стекло, вытянутое в нить толщиной в один атом, проводит тепло дискретными ступенями, говорится на colorado.edu colorado.edu
colorado.educolorado.eduОткрыть источник ↗. Каждая ступень равна 40% максимума, который может переносить один канал по законам квантовой физики. По словам авторов, это первое наблюдение такого квантованного потока тепла, переносимого колебаниями атомов. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
Результат противоречит ожиданиям, поскольку стекло известно как плохой проводник тепла. Гильерме де Вильена из Института материаловедения Мадрида, соавтор работы, заявил, что нить пропускает тепло с эффективностью, которой раньше не наблюдали в изоляторах. Группу возглавлял Лонцзи Цуй, доцент кафедры машиностроения имени Пола М. Рэди в CU Boulder.
Почему тепло проходит
В обычном стекле беспорядочное расположение атомов рассеивает колебания, переносящие тепло. В нити толщиной в один атом места для такого беспорядка нет, и колебания проходят напрямую, объясняют исследователи.
Сканирующий термозондовый микроскоп
Измерения выполнены на сканирующем термозондовом микроскопе (SThM). У него стеклянный наконечник и встроенный термометр, и он измеряет, как тепло проходит через контакты атомного масштаба. Цуй сравнивает его с предельно маленьким кончиком пальца, который считывает температуру и тепловой поток через один атом colorado.edu
colorado.educolorado.eduОткрыть источник ↗.
В эксперименте два куска стекла прижимали друг к другу, а затем медленно разводили. Контакт растягивали, пока он не сузился до нити в один атом и не разорвался.
Значение для электроники
Стекло в виде диоксида кремния используется в современных компьютерных чипах как изолирующий слой. По мнению авторов, результаты могут повлиять на то, как инженеры будут проектировать более мелкую наноэлектронику. Цуй сказал, что подобное поведение возможно и у других материалов, а микроскоп позволяет изучать атомарный перенос тепла в металлах и изоляторах. Особый интерес он назвал у полупроводников, из которых строится наноэлектроника.
В состав группы входили также исследователи из Автономного университета Мадрида. Работа поддержана Национальным научным фондом США colorado.edu
colorado.educolorado.eduОткрыть источник ↗.
